JP2003305756A

JP2003305756A - ディスク基板の製造方法、金型装置及び射出成形装置

Info

Publication number: JP2003305756A
Application number: JP2002112342A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Arakawa; 宣之荒川; Ken Minemura; 憲峯村
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-04-15
Filing date: 2002-04-15
Publication date: 2003-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ディスク基板に形成される凹凸パターンの変
形を抑制して、スタンパからディスク基板への凹凸パタ
ーンの転写性を向上させる。【解決手段】固定側金型部２０と、この固定側金型部
２０に対向配置される可動側金型部２１と、固定側金型
部２０に配設されるスタンパ２６と、固定側金型部２０
及び可動側金型部２１とともにキャビティ２３を構成す
る外周リング２２とを備え、この外周リング２２側から
キャビティ２３内に離型エアを吹き出すことによってキ
ャビティ２３からディスク基板２が取り外される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金型内に成形材料
を射出してディスク基板を得るディスク基板の製造方
法、射出成形によりディスク基板を製造する際に用いら
れる金型装置及び射出成形装置に関し、更に詳しくはデ
ィスク基板に転写される凹凸パターンの変形を抑制し
て、スタンパからディスク基板への凹凸パターンの転写
性を向上させたディスク基板の製造方法、金型装置及び
射出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、オーディオ用やビデオ用、そ
の他各種の情報を記録するための媒体として、光記録媒
体や磁気記録媒体が知られている。これら記録媒体に
は、ピットやグルーブの形成により情報信号が書き込ま
れたプラスチック基板の記録層の結晶構造をレーザ光に
よって変化させ、この結晶構造変化による反射率変化を
利用する相変化型光ディスクや、記録層の磁気光学効果
を利用した光磁気ディスク、磁気的に信号を書き込む磁
気ディスク等がある。

【０００３】上述した記録媒体のうち、データ情報を記
録するとともに、トラッキングサーボ信号等の記録がな
される位相ピットやプリグルーブ、ランド、グルーブ、
グルーブ側壁を蛇行させることによって設けられるウォ
ブル等の様々な凹凸パターンの記録層を有するディスク
基板を製造する方法としては、ディスク基板に形成した
い凹凸が反転した凹凸パターンを有するスタンパを用い
て射出成形することによって、ディスク基板上に上述し
た位相ピット等のパターンを転写する方法が一般的であ
る。

【０００４】この射出成形においては、ディスク基板の
中心と対応する位置から溶融樹脂を金型装置に構成され
たキャビティ内に射出した段階では、樹脂充墳時の応力
と熱とによってキャビティ内に配設されたスタンパが径
方向に伸びる。また、キャビティ内への溶融樹脂の充填
後に樹脂を冷却して固化する段階では、ある程度の時間
経過による応力緩和と冷却の進行とにより、樹脂の体積
収縮（熱収縮）が起こり、これに伴いスタンパも収縮す
る。そして、冷却完了後に金型を開け、ディスクを金型
装置から取り外す段階にあっては、ディスク基板、スタ
ンパ及び金型装置のキャビティがそれぞれ常温の雰囲気
にさらされることによって熱収縮を起こす。このよう
に、射出成形にあっては、ディスク基板の製造のそれぞ
れの段階で、ディスク基板、スタンパ及び金型装置の線
膨張係数や収縮率の違い、樹脂射出時の圧力、温度の違
いによって下記の表１の如く寸法が異なっている。な
お、表１においては、ディスク基板はポリカーボネート
樹脂によって形成されており、その成形収縮率は７／１
０００ｍｍである。また、キャビティは、金型温度に一
定に調温されているので、スタンパからの熱の影響は無
視するものとした。

【０００５】

【表１】

【０００６】上述したような射出成形による従来のディ
スク基板の製造にあっては、冷却完了後に金型を開けて
ディスクを取り外す段階において、金型装置の内周側か
らディスク基板に対して圧縮エアの吹き出しを行い、デ
ィスク基板が内周側から離型されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内周側
からディスク基板の離型を行う場合、ディスク基板とス
タンパとの収縮率の相違によるズレが生じ、また収縮時
及び離型時にディスク基板内部に応力が生じる。特に、
内周側から離型する際に生じる内部応力は大きく、これ
ら各部材間のズレや内部応力の影響によって、図１５に
示すように、ディスク基板Ｄに形成されたランドやグル
ーブ等の凹凸パターンが、離型時にスタンパＳの凹凸パ
ターンに当たって変形や破壊等されてしまう。

【０００８】上述したディスク基板離型時における凹凸
パターンの変形や破壊により、ディスク基板上に平滑な
記録面を確保することができないと、その上に記録され
る信号のＳ／Ｎが低下する。さらに、ウォブルの形成
は、ランドやグルーブにアドレス情報を記録する必要が
なくなり、その分記録密度を向上させることができるた
め、記録媒体を高密度化するためには有用な技術である
が、上述したように離型時にグルーブ等が変形、破壊さ
れると、ウォブルに記録されたアドレス情報が読み出せ
なくなる。

【０００９】ディスク基板離型時における凹凸パターン
の変形等による問題は、狭トラックピッチ化等による高
密度ディスクにおいて顕著に現れる。例えばトラックピ
ッチを狭くし、トラック方向の線密度を大きくして高密
度化を行った記録媒体にあっては、グルーブの深さが同
じディスク基板であっても、一方のトラックピッチを他
方の半分に狭めるとグルーブの相対的な深さが２倍とな
り、離型時のピットやグルーブの端面やその側壁の変形
は更に起こりやすくなる。これに加えて、狭トラックピ
ッチの高密度記録媒体においては、グルーブの両側にウ
ォブルを形成した場合、グルーブエッジのウォブル形状
が隣接するグルーブのウォブル形状と同期していない
（位相が異なる）と、片側のウォブルから読み出される
アドレス情報を含む信号が、隣接するトラックからの干
渉を受けてクロストークを起こしやすいが、これに上述
したような離型時のウォブルの変形が加わるとアドレス
情報の読み取りがさらに困難になる。

【００１０】高密度ディスクにおいては、離型時の金型
温度が低いと微小信号の転写不良を起こし、逆に樹脂の
熱変形温度を越えて保持すると良好な転写性を保持する
ことができる。しかしながら、高い金型温度にて離型を
行う場合、離型時のディスク基板の温度も高くなり、樹
脂とスタンパとの粘着力も大きくなるため、より大きな
圧力で、又はより長い時間エア吹き出しを行う必要があ
るが、上述したような内部応力の影響により、スタンパ
との境界でグルーブの変形や、図１６に示すピットやグ
ルーブの引きずり等の離型不良を伴い、記録再生時のＳ
／Ｎが悪くなるばかりかトラッキングサーボ信号等の記
録がなされる位相ピットやプリグループ、グルーブ側壁
に蛇行したウォブル等の微細な凹凸パターンが破壊さ
れ、信号読み出しが出来なくなるという問題が生じる。
さらには、エジェクタによるメカニカルエジェクトによ
って機械的変形も加わるため、上述したような高い金型
温度での離型は、グルーブやランド等の凹凸パターンの
みの変形にとどまらず、周方向や径方向の反りや歪み発
生の原因にもなり、ディスク基板全体の変形も引き起こ
してしまう。

【００１１】一方、金型構造に関して言えば、金型装置
の内周側から圧縮エアを出す場合には、金型装置を構成
する各部品間のクリアランスを圧縮エアの吹き出し口と
して利用する場合が通常である。しかしながら、金型装
置は複数部品が組み立てられてなるものであり、射出成
形時の動きの中でこれら複数部品の組立精度を保ちつつ
周方向で均一なクリアランスを維持することは難しく、
その結果図１７（ａ）に示すように、キャビティ内への
圧縮エアの吹き出しが不均一になる。このような不均一
な圧縮エアを内周側から吹き出して離型を行った場合、
同図（ｂ）に示すように、圧縮エアがディスク基板Ｄの
外周端の一部に達しても全体の離型が終了していないた
め圧縮エアの吹き出しは継続されるが、圧縮エアが外周
端に達した部分から逃げてしまい、未だスタンパと密着
している部分（図中斜線にて示す領域）の離型が行われ
にくくなる。さらには、高い金型温度で離型を行った場
合、離型が終了したディスク基板部分では、吹き出す圧
縮エアによって振動するビートが発生して図１８（ａ）
に示すような離型ムラや、同図（ｂ）に示すような多重
転写等の離型不良が起こりやすくなってしまう。

【００１２】そこで、本発明は、ディスク基板に形成さ
れる凹凸パターンの変形を抑制して、スタンパからディ
スク基板への凹凸パターンの転写性を向上させるディス
ク基板の製造方法、ディスク基板の射出成形の際に使用
する金型装置及び射出成形装置を提供することを目的と
する。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明に係るディスク基板の製造方法は、スタンパが装
着された金型内に溶融樹脂を射出し、これを冷却固化し
てディスク基板を成形するものであって、ディスク基板
の外周側からエア吹き出しを行い、ディスク基板を外周
側からスタンパより離型することを特徴とする。

【００１４】また、本発明に係る金型装置は、スタンパ
が装着された金型内に溶融樹脂が射出され、これが冷却
固化されてディスク基板を成形する際に、ディスク基板
の外周側からエア吹き出しが行われ、ディスク基板が外
周側からスタンパより離型されることを特徴とする。

【００１５】さらに、本発明に係る射出成形装置は、射
出された溶融樹脂を冷却固化してディスク基板を成形す
るものであり、スタンパが装着され、溶融樹脂が射出さ
れて冷却固化されるとともに、スタンパからの離型の際
にディスク基板の外周側からエア吹き出しが行われる金
型と、この金型に対してエアを供給する供給エア回路と
を備えることを特徴とする。

【００１６】上述した本発明に係るディスク基板の製造
方法、金型装置及び射出成形装置は、ディスク基板の射
出成形において、冷却固化後のディスク基板を離型する
際に、ディスク基板の外周側から離型すると離型時の内
部応力を小さく抑えることができることに着目し、ディ
スク基板の外周側からエア吹き出しを行って外周側から
ディスク基板の離型を行うことにより、ディスク基板上
の凹凸パターンの変形、破壊等の原因となっている離型
時に生じる内部応力を低減させている。したがって、本
発明によれば、離型時におけるディスク基板上の凹凸パ
ターンの変形が抑制され、射出成形におけるディスク基
板の転写性が向上する。そして、本発明によれば、ラン
ドやグルーブ等の平滑な記録面を保持して、情報の記録
・再生がより確実なものとされ、ディスク基板の凹凸パ
ターンの変形、破壊に起因する、エラーレートの発生や
Ｓ／Ｎの低下が防止される。

【００１７】また、本発明によれば、狭トラックピッチ
やウォブルを有するような高密度の記録媒体において
も、離型時の変形等を抑制して微細な凹凸パターンの良
好な転写性が確保されるため、記録媒体の高密度化の実
現が容易とされる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るディスク基板
の製造方法及び金型装置の具体的な実施の形態について
図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１９】まず、本発明に係るディスク基板の製造方
法及び金型装置の説明に先立ち、これらによって製造さ
れるディスク基板を有する光ディスクについて簡単に説
明する。光ディスク１は、図１及び図２に示すように、
センター孔が形成された樹脂製のディスク基板２の一方
面、具体的には凹凸パターンが形成された面上に記録膜
３及び保護膜４が順次成膜されてなる。この光ディスク
１は、ＮＡ０．８以上の光学系（図２における対物レン
ズＯＬ）を用い、厚さ３μｍ〜１１０μｍ程度の保護膜
４を介して記録・再生が行われる高密度ディスク（以
下、ＤＶＲと称する。）である。光ディスク１のディス
ク基板２には、図２及び図３に示すように、上述した凹
凸としてグルーブＧ及びランドＬが形成されている。な
お、ディスク基板の製造では、スタンパ作製やディスク
成形で凹凸パターンが何度も反転するため、本明細書に
おける上述したグルーブＧとランドＬを以下のように定
義する。すなわち、原盤となるスタンパを作成するマス
タリング工程において得たスタンパ面の凹溝をグルーブ
と、凸部をランドと称し、したがって転写後の上述した
光ディスク１においては信号転写部である凸部がグルー
ブＧとされている。

【００２０】また、上述した光ディスク１のディスク基
板２には、グルーブＧの外周側側壁にウォブルＷが形成
されている。このウォブルＷは、トラックのアドレス情
報やディスクの回転速度を制御する為のクロック等の信
号（以下、ウォブル信号と称する。）が記録され、ウォ
ブルマトリックス回路等によって記録された信号が読み
出される。このようなウォブルＷを有する光ディスク１
は、上述したウォブル信号をグルーブＧの側壁に記録す
ることで、その分他の情報をグルーブＧやランドＬに記
録することが可能となり、ディスク全体での記録容量が
向上する。

【００２１】上述したような光ディスク１のディスク基
板２は、スタンパを用いた射出成形によって形成され
る。この射出成形においては、例えば、まずディスク基
板２の凹凸パターンの反転パターンとなる凹凸形状が形
成されたスタンパが、金型内に取り付けられ、そして加
熱溶融された成形材料、例えば樹脂材料が金型内に構成
された閉空間であるキャビティ内に射出される。このキ
ャビティ内に射出された樹脂材料は、キャビティ内にお
いて加圧された状態で次第に冷却される。これにより、
加熱溶融された樹脂材料がキャビティ内で固化し、スタ
ンパを反映した、すなわちスタンパの凹凸形状が転写さ
れた樹脂製のディスク基板２が成形される。このよう
に、射出成形でディスク基板を製造することにより、多
数のディスク基板を極めて容易且つ安価に製造すること
ができ、このディスク基板を用いた光ディスクの低価格
化を実現することができる。

【００２２】冷却固化されたディスク基板２は、金型か
ら取り外す離型が行われ、その後上述した記録膜３や保
護膜４の成膜工程に移行する。この金型からの離型は、
ディスク基板２の少なくとも外周側から離型を促進する
ための圧縮エア（以下、単に離型エアと称して説明す
る。）を吹き出し、ディスク基板２の外周側から行われ
る。ディスク基板２の離型に際しては、ディスク基板２
の内部に応力が生じるが、この離型時の応力が、ディス
ク基板２に残留する冷却固化時の熱収縮による応力とと
もに、ディスク基板２の変形の原因となっている。この
離型時にディスク基板２に生じる応力は、図４に示すよ
うに、それぞれの半径で剥離境界に達した時点でピーク
となり、その後離型終了時にゼロとなる。そして、離型
エア吹き出し位置から離れるほどにピークが大きくなっ
ている。しかしながら、外周側からディスク基板２の離
型を行う場合は、図５に示す内周側から離型エアを吹き
出し、ディスク基板２の内周側から離型を行う場合に比
して、基板内に生じる応力が半分以下に低下している。
なお、図４及び図５は、ともに１２ｃｍサイズのディス
ク基板２を離型する場合に生じる応力分布を示す図であ
る。

【００２３】また、図６及び図７は、実際に外周側又は
内周側からのエア吹き出しによって離型を行ったディス
ク基板２のグルーブＧ状態を示す図であるが、図６に示
す外周側からの離型エアによってディスク基板の外周側
から離型が行われたグルーブＧは全て同じ幅で形成され
ているのに対し、図７に示す内周側からの離型エアによ
ってディスク基板の内周側から離型が行われたグルーブ
Ｇでは引きずりが発生して不均一な幅のグルーブが形成
されている。このように、外周側から離型エアを吹き出
してディスク基板２の外周側から離型を行うことによ
り、離型時にディスク基板２内部に生じる応力を低減す
ることができ、ディスク基板２の変形を抑制して良好な
転写性を確保することができる。また、離型時にディス
ク基板の変形を抑制することで、光ディスク１における
エラーレートの低減やＳ／Ｎの向上を図ることができ
る。

【００２４】なお、上述したような外周側からの離型エ
アとともに、内周側からも離型エアを吹き出し、ディス
ク基板２の内周側及び外周側から離型を行うようにして
も良い。このように、外周側及び内周側からの離型エア
を併用することにより、図４及び図５に示すように、デ
ィスク基板の内周側は低い応力しか生じない内周側から
離型でき、またディスク基板の外周側は低い応力しか生
じない外周側から離型できるようになり、ディスク基板
全体に生じる内部応力をさらに低減することができ、デ
ィスク基板２の変形を抑制して良好な転写性を確保する
ことができる。

【００２５】ところで、上述したような外周側からの離
型エアで離型することによる転写性の確保は、特に樹脂
の熱変形温度を超える高温時の離型の際のディスク基板
２の変形対策として重要である。狭トラックピッチやピ
ット長の長い高密度ディスクの凹凸パターンを転写する
場合には、図８及び図９に示すように、ランドとグルー
ブの比（以下、Ｌ／Ｇ比と称して説明する。）が小さい
ワイドグルーブになるほど金型温度が低いと転写不良が
起こるが、金型温度を高くすると転写性を良好に保つこ
とができる。図８は、ポリカーボネート樹脂を使用し
て、トラックピッチ０．７μｍで深さ１２０ｎｍのスタ
ンパからの転写性を、金型温度を変化させながら温度毎
に走査トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling Microscop
y：ＳＴＭ）で測定した結果であり、この図８から明ら
かなように、ポリカーボネート樹脂では金型温度が熱変
形温度（ASTM D648法により測定）である１３０℃±４
を越える温度ではどの領域でもＬ／Ｇに関係なく転写性
が確保され、金型温度が低くなるとＬ／Ｇが小さなワイ
ドグルーブになるほど転写性が低下している。また、図
９は、アモルファスポリオレフィン樹脂の一つであるゼ
オネックス樹脂（商品名）を使用して、トラックピッチ
０．８μｍで深さ１１０ｎｍのスタンパからの転写性
を、金型温度を変化させながら温度毎にＳＴＭで測定し
たものであり、この図９から明らかなように、ゼオネッ
クス樹脂では金型温度が熱変形温度（ASTMD648法により
測定）である１２３℃を越える温度ではどの領域でもＬ
／Ｇに関係なく転写性が確保され、金型温度が低くなる
とＬ／Ｇが小さなワイドグルーブになるほど転写性が低
下している。

【００２６】このように、スタンパの微細凹凸パターン
をディスク基板２に転写する射出成形においては、金型
温度が高い方が有利であるが、金型温度を高くすると離
型時の温度も高くなり、ディスク基板２とスタンパとの
密着力が増大して、このスタンパとの境界においてグル
ーブの変形や、ピット、グルーブの引きずり、またグル
ーブ側壁にウォブルを形成している場合にはこのウォブ
ルの変形等の離型不良が起こりやすくなる。しかしなが
ら、外周側から離型エアを吹き出してディスク基板２を
離型させる場合には、上述したように離型の際にディス
ク基板２内に生じる内部応力を低減できるため、微細な
凹凸パターンの変形や破壊、及びディスク基板２自体の
反りや歪みといった変形を抑制することができる。した
がって、高い金型温度の下でディスク基板２の離型を行
った場合でも、グルーブやランドの変形の発生を抑える
ことができ、良好な転写性を確保することができる。そ
して、微細凹凸パターンをディスク基板２の転写性を良
好に保つことによって、エラーレートの低減やＳ／Ｎの
向上を実現でき、またウォブルが形成されている場合に
はウォブルに記録されている信号が読み取り不能になる
等の事態を防止することができ、高密度な光ディスク等
の記録媒体を容易にかつ効率よく製造することができ
る。また、高い金型温度で離型する場合には、エジェク
タによるメカニカルエジェクトにより、ディスク基板２
の周方向や径方向の反りや歪みが発生しやすくなるが、
上述したように離型時に生じる内部応力を低減できるこ
とによって、ディスク基板２自体の反りや歪みといった
変形も抑制することができる。

【００２７】なお、上述したような高密度ディスクにお
いては、金型温度を樹脂の熱変形温度以上、ガラス転移
点（Ｔｇ）以下、好ましくはガラス転移点よりも７℃〜
１０℃低い温度以下とすることによって、Ｌ／Ｇ比が
０．４７以下の狭トラックピッチの微細な凹凸パターン
であっても、グルーブの変形等を抑制し、良好な転写性
を確保することができる。

【００２８】上述したディスク基板の製造方法を実現す
る射出成形ユニット１１について以下に説明する。

【００２９】射出成形ユニット１１は、図１０（ａ）及
び（ｂ）に示すように、成形材料を射出する射出装置１
２と、成形材料が充填される金型装置１３と、この金型
装置１３を型開き及び型締めする型締シリンダ１４とか
らなる。

【００３０】射出装置１２は、成形材料、具体的には樹
脂材料が充填される加熱シリンダ１５と、この加熱シリ
ンダ１５に充填された樹脂材料を混練溶融して金型装置
１３に射出するスクリュー１６と、このスクリュー１６
を駆動する駆動機構１７と、加熱シリンダ１５の一端に
設けられ、金型装置１３への射出口となるノズル１８
と、加熱シリンダ１５に樹脂材料を投入するためのホッ
パー１９とを備えている。射出装置１２においては、ホ
ッパー１９から加熱シリンダ１５内に供給された樹脂材
料が、加熱シリンダ１５内にて加熱されかつ溶融される
とともに、駆動機構１７を構成する油圧モータ１７ａ及
び油圧シリンダ１７ｂにて回転駆動されるスクリュー１
６によって混練され、ノズル１８から溶融樹脂として金
型装置１３内に充填される。

【００３１】金型装置１３は、図１１に示すように、固
定側金型部２０と、この固定側金型部２０に対して接離
動作される可動側金型部２１とを備えてなり、これら固
定側金型部２０と可動側金型部２１、及び固定側金型部
２０に取り付けられた外周リング２２とによって構成さ
れる閉空間が上述した射出装置１２から成形材料が充填
されるキャビティ２３とされる。金型装置１３において
は、外周リング２２によってキャビティ２３の外周部分
を閉鎖することで、成形されるディスク基板２の外周が
規定される。

【００３２】固定側金型部２０は、固定側取付板２４
と、この固定側取付板２４に設けられる固定側ミラー２
５と、この固定側ミラー２５の一方面、具体的にはキャ
ビティ２３側の面に取り付けられるスタンパ２６とを備
えてなる。そして、この固体側取付板２４の中央部に
は、キャビティ２３内に成形材料を供給するスプルー２
７ａを有するスプルーブッシュ２７が配設されている。

【００３３】スタンパ２６は、ディスク基板２形成の際
の原盤となるものであり、一方面、具体的にはキャビテ
ィ２３側に配される面に、ディスク基板２に転写するた
めの凹凸パターンが形成されている。このスタンパ２６
は、最外周近傍が上述した外周リング２２の一部によっ
て保持されることにより固定側ミラー２５上に取り付け
られている。また、スタンパ２６は、図示を省略する内
径ガイドにより、その最内周側の位置が規制されてい
る。

【００３４】可動側金型部２１は、可動側取付板２８
と、この可動側取付板２８に設けられる可動側ミラー２
９とを備えてなり、その中央部にはセンターピン３０及
びゲートカットパンチ３１が配設されている。

【００３５】このような金型装置１３においては、固定
側ミラー２５と可動側ミラー２９とにそれぞれ設けられ
る温調回路３２、３３によって、ディスク基板２成形時
の金型温度が調節される。

【００３６】上述した金型装置１３では、射出装置１２
からの溶融樹脂がキャビティ２３内に射出され、これを
冷却固化することによってディスク基板２が成形され
る。そして、ディスク基板２の外周に配設された外周リ
ング２２側から離型エアを吹き出し、ディスク基板２を
外周側から剥離することによって装置本体からの離型が
行われる。以下、ディスク基板２を金型装置１３から離
型させるための離型エアを吹き出す外周リング２２の構
造について説明する。

【００３７】外周リング２２は、図１２（ａ）に示すよ
うに、スタンパを固定保持する第１のリング部材２２ａ
と、キャビティ２３を構成してディスク基板２の外径を
規定する第２のリング部材２２ｂとからなる２分割構造
とされている。この２分割構造の外周リング２２は、キ
ャビティ２３の外周部を閉鎖する第２のリング部材２２
ｂが、キャビティ２３の外周部を開放し、かつ再度閉鎖
する方向に摺動可能とされている。この外周リング２２
においては、第２のリング部材２２ｂがキャビティ２３
を閉鎖している場合には金型装置１３にて樹脂の充填、
冷却固化が行われ、また第２のリング部材２２ｂがキャ
ビティ２３の外周部を開放している場合には後述するよ
うにディスク基板２の離型が行われる。外周リング２２
には、第１のリング部材２２ａに離型エアの流路となる
エア回路３４が形成されている。リング部材２２ａのエ
ア回路３４には、例えばキャビティ２３内に射出された
溶融樹脂の冷却が完了したことを示す冷却完了信号で電
磁弁（図示は省略する。）を介して供給のＯＮ、ＯＦＦ
が切り替えられることにより、外部、具体的には射出装
置１２に設けられた供給エア回路からの離型エアが供給
される。なお、金型装置１３においては、上述したよう
に冷却完了信号によって離型エアの供給が切り替えられ
るのではなく、例えば冷却開始又は冷却終了をスタート
としてタイマーセット等により、一定時間経過後に離型
エアを所定時間吹き出すような構成としても良い。

【００３８】上述した２分割構造の外周リング２２で
は、溶融樹脂が充填・冷却中の場合、離型エアの供給が
ＯＦＦとされ、同図（ａ）に示すように、第１のリング
部材２２ａと第２のリング部材２２ｂとが接触したまま
保持され、第２のリング部材２２ｂがディスク基板２の
外周を規定するために外周部を閉鎖してキャビティ２３
を構成している。そして、溶融樹脂の冷却固化後には、
離型エアの供給がＯＮとされ、離型エアがエア回路３４
に供給されると、同図（ｂ）に示すように、第２のリン
グ部材２２ｂが離型エアの圧力によって同図中矢印Ａ方
向に摺動してキャビティ２３の外周部の一部を開放す
る。この第２のリング部材２２ｂ摺動後の第１のリング
部材２２ａと第２のリング部材２２ｂとが離間してでき
た空間が、キャビティ２３とエア回路３４とを連通させ
る新たな回路となる。２分割構造を有する金型装置１３
においては、上述した新たな回路を介して離型エアがキ
ャビティ２３内に導かれることによって、ディスク基板
２の外周側からエア吹き出しを行い、ディスク基板の外
周側からの離型が行われる。

【００３９】このような２分割構造の外周リング２２に
あっては、上述した第２のリング部材２２ｂの摺動範囲
が、ディスク基板２の厚さ、すなわちディスク基板２を
成形するためのキャビティ２３の厚さを超えないことが
好ましい。ディスク基板２の厚さ以上に摺動可能とする
と、離型エアが、金型とディスク基板２との間に入り込
んで両者を剥離するように作用するよりも、ディスク基
板２の外周面に当たって結果としてディスク基板２を押
さえつけるように作用してしまい、多重転写や、ピット
又はグルーブの引きずり等の変形が生じることになる。
金型装置１３においては、第２のリング部材２２ｂの摺
動範囲をディスク基板２の厚さを超えないよう規制する
ために、第２のリング部材２２ｂの摺動範囲にガイド部
材３５が設けられている。

【００４０】次に、外周リング２２の他の構成例につい
て説明する。外周リング２２は、図１３（ａ）に示すよ
うに、スタンパ２６を固定保持する機能と、キャビティ
２３を構成してディスク基板２の外径を規定する機能と
を一の部材で実現する、いわゆる一体型構造を有するも
のである。このような外周リング２２にあっては、金型
からディスク基板２を離型する離型エアをキャビティ２
３まで導くエア回路３４が、後述するように外周リング
２２とスタンパ２６とのクリアランスを利用することに
よって形成されている。

【００４１】このような一体型構造の外周リング２２
は、同図（ｂ）に示すように、スタンパ２６を固定保持
する機能を有する部分、具体的にはスタンパ２６と対向
する部分が異なるクリアランスｈ１、ｈ２を有するよう
に形成されている。そして、外周リング２２は、キャビ
ティ２３側のクリアランスｈ１をエア回路３４の一部と
し、このクリアランスｈ１をスタンパ２６の最外周側の
クリアランスｈ２より大きく形成することで、離型エア
が大きなクリアランスｈ１を通って、上述したようにキ
ャビティ２３内に均一に導かれるよう構成されている。

【００４２】また、外周リング２２は、エア回路３４の
一部であり、かつクリアランスｈ１とクリアランスｈ２
との間に、クリアランスを超えるリング状のエア溜まり
溝３６が設けられている。金型装置１３では、このよう
にエア回路３４の一部にエア溜まり溝３６を設けて、一
旦離型エアをエア溜まり溝３６に溜めることにより、キ
ャビティ２３内により均一に離型エアを吹き出させるこ
とができる。

【００４３】このような外周リング２２にあっては、キ
ャビティ２３側のクリアランスｈ１を４μｍよりも大き
くかつ１５μｍよりも小さく形成するとともに、スタン
パ２６の最外周側のクリアランスｈ２を４μｍよりも小
さく形成することが好ましい。金型装置１３は、離型エ
アの吹き出し口となるクリアランスｈ１を１５μｍ以上
とすると、溶融樹脂がキャビティ２３からはみ出してバ
リが発生し易くなるとともに、４μｍ以下とするとエア
の吹き出し口が小さくなりすぎるため外周側からのエア
吹き出しが困難となる。また、金型装置１３は、クリア
ランスｈ２を４μｍ以上とすると、溶融樹脂の充填時や
冷却時における熱膨張・収縮に伴うスタンパ２６の変形
や、エア溜まり溝３６に充填された離型エアによるスタ
ンパ２６の浮き上がりを防止できなくなる。したがっ
て、金型装置１３においては、外周リング２２における
クリアランスｈ１を上述した範囲とすることで、バリの
発生を極力防止し、またクリアランスｈ２を上述した範
囲とすることで、溶融樹脂の充填時や冷却時におけるス
タンパ２６の熱膨張・収縮に伴う変形や浮き上がりを防
止しながら、外周側から均一な量及び圧力の離型エアを
吹き出させることができる。

【００４４】なお、以上説明したように、本発明は、外
周側からのみ離型エアを吹き出し離型を行うものとして
説明したが、これに限定されるものではない。本発明
は、外周側からの離型エアに加えて、内周側からも離型
エアを吹き出すことによって離型行うものであっても良
い。このように、離型の際に外周側の離型エアと内周側
の離型エアとを併用することによって、図４及び図５に
示すように、内周側及び外周側のそれぞれにおいて低い
応力しか生じさせずに離型を行うことができ、更に離型
時にディスク基板２に生じる変形を抑制することができ
る。

【００４５】内周側から離型エアの吹き出しを行う場合
には、図１４に示すように、固定側金型部２０における
スプルーブッシュ２７と内径ガイド３７との間のクリア
ランスや、可動側金型部２１におけるゲートカットパン
チ３１とエジェクタ３８との間のクリアランスから離型
エアが吹き出される。なお、このような金型装置１３の
内周側においては、固定側金型部２０と可動側金型部２
１との平行度のずれや、各部品の組立精度によって周方
向にクリアランスのバラツキが生じてしまい、離型エア
の強弱が不均一となることもあるが、外周側からの離型
エアと併用することによって、ディスク基板２の変形が
抑えられ、良好な転写性を確保することができる。

【００４６】このように内外周からの離型エアを併用す
る場合には、金型装置１３に対する離型エア供給のタイ
ミングをタイマー等により制御し、内外周の離型エアの
供給を冷却開始又は冷却終了をスタートとして同時に開
始するようにしても良く、また時間差をつけて供給を開
始するようにしても良い。内周側及び外周側で時間差を
つけて離型エアを吹き出すためには、金型装置１３に対
して離型エアを供給するための供給エア回路を射出成形
ユニット１１に少なくとも２つ、すなわち外周側に離型
エアを供給するためのエア回路と内周側に離型エアを供
給するための供給エア回路をそれぞれ１つずつ設けると
ともに、遅延タイマーによって外周側及び内周側からの
離型エアの吹き出し開始時間を変化させる。このように
内周側と外周側とで時間差をつけてエア吹き出しを行う
ことで、それぞれについて最適なタイミングでエア吹き
出しが行われ、離型時に生じる内部応力をより低減する
ことができる。

【００４７】上述したように、外周側の離型エアと内周
側の離型エアとを併用した場合、以下に示すような条件
に離型エアを設定することによって、更に応力の低減を
図り、変形を抑制することができる。すなわち、離型エ
アの圧力を内外周で一定とする場合には、外周側の離型
エア吹き出し時間に比して内周側の離型エア吹き出し時
間を短くする、また離型エアの吹き出し時間を内外周で
一体とする場合には、外周側の離型エア吹き出し圧力に
比して、内周側の離型エア吹き出し圧力を小さくする。
更に好ましくは、外周エア時間又は圧力を、内周エア時
間又は圧力の３倍以上とすることによって、離型時の応
力が最小となり、これに伴いディスク基板２の変形も最
小に抑えることができる。

【００４８】また、本実施の形態にあっては、ＤＶＲの
ディスク基板２を製造する場合について説明したが、デ
ィスク基板を光が透過して記録再生するデジタルビデオ
デスク（Digital Versatile Disk：ＤＶＤ）やコンパク
トディスク（Compact disc：ＣＤ）やミニディスク（Mi
ni disk：ＭＤ）に使用するディスク基板の製造に対し
ても適用し得ることは勿論である。

【００４９】

【実施例】本発明の効果を確認すべく、実際に以下に示
す構成の金型装置を用いて、射出成形により樹脂製のデ
ィスク基板を製造した。なお、本発明は、下記のディス
ク基板の製造条件に限定されないことは勿論である。

【００５０】［２分割構造］まず、図１２に示す２分割
構造の外周リングを備えた金型装置を使用し、ポリカー
ボネート樹脂の一種であるＳＴ−３０００（帝人化成社
製）を成形材料として、直径１２０ｍｍで厚さ１．２ｍ
ｍのディスク基板の製造を行った。この射出成形におけ
るスタンパには、トラックピッチ０．７μｍ、深さ１２
０ｎｍで、２．５４〜０．４２の範囲で１０種類のＬ／
ＧのＤＣグルーブが１枚に刻まれたものを使用した。そ
して、以下に示す成形条件の下にディスク基板を製造し
た。

【００５１】成形条件金型温度：１１７℃〜１３６℃ 冷却時間：１２秒離型エア圧力：６．２kg／cm^２外周エア開始時間：冷却完了の０．４秒前エア吹き時間：２．５秒間平均射出速度：１５０mm／秒最大型締め圧：１５ｔ樹脂溶融温度：ノズル温度３６５℃、溶融ゾーン３７２℃ 金型開条件：０〜０．６mmまでの初期型開速度４．０mm／秒０．６ｍｍ〜型開エンドまで５００mm／秒

【００５２】上述したような条件の射出成形により製造
されたディスク基板は、図８に示したものと同様の結果
を得ることができ、Ｌ／Ｇに関係なく、良好な転写性の
ディスク基板を製造することができた。

【００５３】［一体型構造］次に、図１３に示す一体型
構造の外周リングを備えた金型装置を使用し、アモルフ
ァスポリオレフィン樹脂の一種であるゼオネックスＥ２
８Ｒ（日本ゼオン社製）を成形材料として、直径１２０
ｍｍで厚さ１．２ｍｍのディスク基板の製造を行った。
この射出成形におけるスタンパには、トラックピッチ
０．８μｍ、深さ１１０ｎｍで、２．５４〜０．４２の
範囲で１０種類のＬ／ＧのＤＣグルーブが１枚に刻まれ
たものを使用した。そして、以下に示す成形条件の下に
ディスク基板を製造した。

【００５４】成形条件金型温度：１０５℃〜１３０℃ 冷却時間：１２秒離型エア圧力：６．２kg／cm^２外周エア開始時間：冷却完了の０．４秒前外周エア吹き時間：２．０秒間内周エア開始時間：冷却完了と同時内周エア吹き時間：０．６秒間平均射出速度：１５０mm／秒最大型締め圧：１５ｔ樹脂溶融温度：ノズル温度３３０℃、溶融ゾーン３６０℃ 金型開条件：０〜０．６mmまでの初期型開速度４．０mm／秒０．６ｍｍ〜型開エンドまで５００mm／秒

【００５５】上述したような条件の射出成形により製造
されたディスク基板は、図９に示したものと同様の結果
を得ることができ、Ｌ／Ｇに関係なく、良好な転写性の
ディスク基板を製造することができた。

【００５６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のデ
ィスク基板の製造方法、金型装置及び射出成形装置によ
れば、ディスク基板の外周側からエア吹き出しを行って
外周側からディスク基板の離型を行うことにより、ディ
スク基板上の凹凸パターンの変形、破壊等の原因となっ
ている離型時に生じる内部応力を低減することができ
る。そして、離型時におけるディスク基板上の凹凸パタ
ーンの変形を抑制し、射出成形におけるディスク基板の
転写性を向上させることができる。したがって、本発明
によれば、ランドやグルーブ等の平滑な記録面を保持し
て、情報の記録・再生がより確実なものとし、ディスク
基板の凹凸パターンの変形、破壊に起因する、エラーレ
ートの発生やＳ／Ｎの低下を防止することができる。

【００５７】また、本発明ディスク基板の製造方法、金
型装置及び射出成形装置によれば、狭トラックピッチや
ウォブルを有するような高密度の記録媒体において、高
い金型温度にて離型を行う場合であっても、微細な凹凸
パターンの離型時の変形等を抑制して良好な転写性が確
保されるため、記録媒体の高密度化を容易に実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスクの斜視図である。

【図２】図１中のＡ−Ａ線における光ディスクの要部縦
断面図である。

【図３】ディスク基板上に形成された凹凸パターンを説
明するための図である。

【図４】ディスク基板外周側からの離型エアによる離型
時に、ディスク基板内に生じた応力の分布を説明するた
めの特性図である。

【図５】ディスク基板内周側からの離型エアによる離型
時に、ディスク基板内に生じた応力の分布を説明するた
めの特性図である。

【図６】ディスク基板外周側からの離型エアによって離
型されたディスク基板のグルーブの状態を示す図であ
る。

【図７】ディスク基板内周側からの離型エアによって離
型されたディスク基板のグルーブの状態を示す図であ
る。

【図８】樹脂材料にポリカーボネート樹脂を使用した場
合における、金型温度とスタンパからディスク基板への
転写性との関係を示す特性図である。

【図９】樹脂材料にゼオネックス樹脂を使用した場合に
おける、金型温度とスタンパからディスク基板への転写
性との関係を示す特性図である。

【図１０】射出ユニットを模式的に示す図であり、
（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。

【図１１】本発明に係る金型装置の縦断面図である。

【図１２】同金型装置の外周リング構造を説明するため
の要部縦断面図である。

【図１３】同金型装置の他の構成の外周リング構造を説
明するための要部縦断面図である。

【図１４】同金型装置の内周側の離型エア吹き出し口を
説明するための要部縦断面図である。

【図１５】内周側からの圧縮エアにより離型したディス
ク基板のグルーブの変形を説明するための図である。

【図１６】離型時にディスク基板に生じたピットの引き
ずりの状態を示す図である。

【図１７】内周側からの圧縮エアによる不均一な離型の
状態を説明するための図である。

【図１８】（ａ）は離型時にディスク基板に生じたウォ
ブルの離型ムラの状態を、（ｂ）は離型時にディスク基
板に生じたピットの多重転写の状態を示す図である。

【符号の説明】

１光ディスク，２ディスク基板，１１射出成形ユ
ニット，１２射出装置，１３金型装置，１４型締
めシリンダ，１５加熱シリンダ，１６スクリュー，
１７駆動機構，１７ａ油圧モータ，１７ｂ油圧シ
リンダ，１８ノズル，１９ホッパー，２０固定側金
型部，２１可動側金型部，２２外周リング，２３キ
ャビティ，２４固定側取付板，２５固定側ミラー，２
６スタンパ，２７スプルーブッシュ，２８可動側
取付板，２９可動側ミラー，３０センターピン，３
１ゲートカットパンチ，３２、３３温調回路，３４
エア回路，３５ガイド部材，３６エア溜まり溝

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｌ 17:00 Ｂ２９Ｌ 17:00 Ｆターム(参考） 4F202 AA28 AH38 AH79 AR06 CA11 CB01 CM08 4F206 AA28 AH38 AH79 AR06 JA07 JN41 JN43 JQ81 5D121 AA02 DD05 DD18 DD20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スタンパが装着された金型内に溶融樹脂
を射出し、これを冷却固化してディスク基板を成形する
ディスク基板の製造方法において、上記ディスク基板の外周側からエア吹き出しを行い、上
記ディスク基板を外周側から上記スタンパより離型する
ことを特徴とするディスク基板の製造方法。
【請求項２】上記ディスク基板の外周側からのエア吹
き出しとともに、上記ディスク基板の内周側からエア吹
き出しを行い、上記ディスク基板を上記スタンパより離
型することを特徴とする請求項１に記載のディスク基板
の製造方法。
【請求項３】上記金型の温度を上記溶融樹脂の熱変形
温度以上、ガラス転移点以下とすることを特徴とする請
求項１に記載のディスク基板の製造方法。
【請求項４】スタンパが装着された金型内に溶融樹脂
が射出され、これが冷却固化されてディスク基板が成形
される金型装置において、上記ディスク基板の外周側からエア吹き出しが行われ、
上記ディスク基板が外周側から上記スタンパより離型さ
れることを特徴とする金型装置。
【請求項５】上記ディスク基板の外周側から吹き出さ
れるエアの回路が形成された外周リングを有することを
特徴とする請求項４に記載の金型装置。
【請求項６】上記外周リングは、上記エアの回路が形
成された第１のリング部材と、上記ディスク基板の外周端に沿って摺動する第２のリン
グ部材とからなり、上記第１のリング部材と上記第２のリング部材との間
に、上記エアの回路と上記ディスク基板の外周端とを連
通させる回路が形成されることを特徴とする請求項５に
記載の金型装置。
【請求項７】上記第２のリング部材は、上記ディスク
基板の厚さの範囲内で摺動することを特徴とする請求項
６に記載の金型装置。
【請求項８】上記外周リングは、上記ディスク基板の
外周端と隣接する位置に設けられる上記スタンパとの間
の第１のクリアランスと、上記スタンパの最外周部と対
向する位置に設けられる上記スタンパとの間の第２のク
リアランスとを有し、上記第１のクリアランスは、上記第２のクリアランスに
比して広く形成されていることを特徴とする請求項５に
記載の金型装置。
【請求項９】上記第１のクリアランスは、４μｍより
広くかつ１５μｍより狭く形成されるとともに、上記第２のクリアランスは、４μｍより狭く形成される
ことを特徴とする請求項８に記載の金型装置。
【請求項１０】上記第１のクリアランスと第２のクリ
アランスとの間には、上記第１のクリアランスに比して
広い溝部が形成されることを特徴とする請求項８に記載
の金型装置。
【請求項１１】上記溶融樹脂の冷却開始又は冷却終了
と連動して上記ディスク基板に対するエア吹き出しが行
われることを特徴する請求項４に記載の金型装置。
【請求項１２】上記ディスク基板の外周側からのエア
吹き出しを行うとともに、上記ディスク基板の内周側か
らエア吹き出しを行うことを特徴とする請求項４に記載
の金型装置。
【請求項１３】上記ディスク基板の外周側から吹き出
すエアと上記ディスク基板の内周側から吹き出すエアと
は、エア吹き出しが同じ時間内に行われる際に、上記内
周側のエアに比して上記外周側のエアの吹き出しが大き
な圧力で行われることを特徴とする請求項１２に記載の
金型装置。
【請求項１４】上記ディスク基板の外周側から吹き出
すエアと上記ディスク基板の内周側から吹き出すエアと
は、エア吹き出しが同じ圧力で行われる際に、上記内周
側のエアに比して上記外周側のエアの吹き出しが長く行
われることを特徴とする請求項１２に記載の金型装置。
【請求項１５】上記金型の温度を上記溶融樹脂の熱変
形温度以上、ガラス転移点以下とすることを特徴とする
請求項４に記載の金型装置。
【請求項１６】射出された溶融樹脂を冷却固化してデ
ィスク基板を成形する射出成形装置において、スタンパが装着され、上記溶融樹脂が射出されて冷却固
化されるとともに、上記スタンパからの離型の際に上記
ディスク基板の外周側からエア吹き出しが行われる金型
と、上記金型に対してエアを供給する供給エア回路とを備え
ることを特徴とする射出成形装置。
【請求項１７】上記金型では、上記ディスク基板の外
周側からのエア吹き出しとともに、上記ディスク基板の
内周側からエア吹き出しが行われることを特徴とする請
求項１６に記載の射出成形装置。
【請求項１８】上記供給エア回路は、少なくとも２つ
設けられ、外周側と内周側とのエア吹き出し開始時間を
遅延タイマーで変化させることを特徴とする請求項１７
に記載の射出成形装置。