(57)【要約】【課題】コストが下げられ、また半無人化状態で製造装置を稼動させることが出来る、成形基板製造システム装置と製造法を提供する。【解決手段】固定側金型と可動側金型により形成されるキャビティ内に材料を射出して光ディスクの成形基板の製造システムであって、外部からの信号で成形時パラメータを制御可能な電動射出成形機と、該電動射出成形機に装着された固定側金型および可動側金型の温度をコントロールする温度制御装置とを備え、これら電動射出成形機と温度制御装置とが電気信号で連結されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側金型と該固定側金型に対向する可動側金型により形成されるキャビティ内に溶融プラスチック材料を射出して光ディスクの成形基板を成形するための光ディスク基板製造システムであって、
外部からの信号で成形時パラメータを制御可能な電動射出成形機と、該電動射出成形機に装着された固定側金型および可動側金型の温度をコントロールする温度制御装置とを有し、前記電動射出成形機と温度制御装置とが電気信号で連結されていることを特徴とする光ディスク基板製造システム。
【請求項２】
成形された成形基板を検査する検査装置が更に連結されていることを特徴とする請求項１記載の光ディスク基板製造システム。
【請求項３】
前記基板検査装置の出力する検査結果信号を、前記電動射出成形機側にフィードバックし成形時パラメータを自動制御出来るようにしたことを特徴とする請求項２記載の光ディスク基板製造システム。
【請求項４】
前記自動制御対象は成形基板の機械特性および光学特性を決める成形時パラメータであって、成形基板の少なくとも反り量、面振れ量、転写性、板厚、複屈折のひとつが所望の値になるように制御することを特徴とする請求項３記載の光ディスク基板製造システム。
【請求項５】
前記自動制御のシステムは、製造する成形基板の種類に応じて制御ソフトを変更可能としたことを特徴とする請求項３または４記載の光ディスク基板製造システム。
【請求項６】
前記自動制御のシステムが、無線や回線で遠隔操作が可能であることを特徴とする請求項３または４記載の光ディスク基板製造システム。
【請求項７】
請求項１〜６記載の光ディスク基板製造システム装置を用いたことを特徴とする光ディスクの成形基板の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の製造方法を用いて製造したことを特徴とする光ディスクの成形基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク基板等の薄肉円盤成形品（成形基板という）、その製造システムおよび製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量、高速メモリ媒体として光ディスクが注目されている。光ディスクとしてはＣＤ、ＭＯ、ＰＤ、ＶＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の再生専用や記録再生、消去可能型光ディスクが知られている。これらの光ディスク用基板としては、一般にポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂等のプラスチック樹脂基板が用いられる。
【０００３】
光ディスク基板は、通常射出成形製造システムを用いて製造されており、成形システムは、金型、成形機（金型装置）、金型の温度を一定にさせる金型温度調整装置、出来上がった成形基板を取り出す取出装置、取り出した基板を更に冷却する冷却装置とその基板を検査する成形基板検査装置を含み構成されている。
【０００４】
このような光ディスクの成形機の例は、例えば特許文献１〜５にも開示されている。図７に、典型的な光ディスク基板成形装置（成形機）の成形部縦断側面図を示す。この光ディスク基板成形装置成形部８０は、一対の金型を構成する固定金型８２と可動金型８３とを主要な構成要素とする。固定金型８２は位置不動に固定配置され、この固定金型８２に対して可動金型８３が接離自在に取付けられている。そして、これらの固定金型８２と可動金型８３との接合部分の間には空洞状のキャビティ８４が形成され、このキャビティ８４内には光ディスク基板成型用のスタンパ５４がその転写面５４ａをキャビティ８４に対面させて収納保持されている。ここで、固定金型８２及び可動金型８３は、例えば、ニッケルやステンレス鋼によって形成されている。
【０００５】
光ディスク基板成形装置成形部８０をより詳細に説明する。固定金型８２には、キャビティ８４の形成部分に位置させて固定コア８５が設けられ、可動金型８３には、キャビティ８４の形成部分に位置させて可動コア８６が設けられている。これらの固定コア８５及び可動コア８６は、ステンレス鋼によって形成されている。このような構成の下、スタンパ５４は、固定コア８５に沿ってキャビティ８４内に収納保持されている。また、成形される光ディスク基板５０（図８参照）の中心に位置させて、固定金型８２の固定コア８５には固定ブッシュ８７が、可動金型８３の可動コア８６には可動ブッシュ８８がそれぞれ設けられている。そして、固定ブッシュ８７には固定金型８２を貫通する固定側スプル８９が固定され、可動ブッシュ８８には可動金型８３を貫通する可動側スプル９０が固定されている。また、可動ブッシュ８８の部分において、可動側スプル９０の先端にはカットパンチ９１が設けられている。このカットパンチ９１は、光ディスク基板５０の中心に中心孔７２を穿つものである（図８参照）。９２は、金型側断熱材である。
【０００６】
この成形機でディスクを成形し、ピット部の溝、記録部の溝等の溝信号を転写するには、まず、注入口より溶解した樹脂を注入すると、金型キャビティの中を内周部から外周部に向け流れ込む。このとき、注入時の圧力と成形機の金型型締め力で樹脂がスタンパに押し付けられる。外周まで樹脂が注入されると、このままの状態かまたは、可動鏡面コアを移動させて圧力を加えた状態で冷却して、樹脂を硬化させるとともにスタンパから信号を転写する。基板の硬化が完了すると、打ち抜き中心穴をあけ、可動鏡面コアを開いて光ディスク基板５０（ディスク）を取り出す。
【０００７】
光ディスク基板５０を用いて光ディスク７３が製造される。例えば、図８に示すように、光ディスク基板５０の上に、記録層７４、反射層７５、保護層７６及び印刷層７７を順に製膜積層することによって光ディスク７３が製造される。ここで、光ディスク基板５０は、各層７４〜７７が製膜積層されるに従い、層積層部分が凹形状となるように反ってしまう。その結果、光ディスク７３は、光ディスク基板５０の初期形状に対して層積層部分の方向に反ることになる。このため、光ディスク基板５０を図８（ｂ）に示すように層積層面と反対面側が凹形状となるように予め成形しておく、ということが従来から行われている。これにより、各層７４〜７７が製膜積層されるに従い光ディスク基板５０が層積層部分の方向に反り、結果的にフラットな光ディスク７３が製造される。
【０００８】
理想的な光ディスク基板を得るため、特許文献１〜特許文献５をはじめ多くの技術が提案されている。例えば、転写性と板厚の面内分布に関して、従来提案では、金型構造、金型の各部品の組み付け精度、金型の水管構造、金型の表面処理や成形機の精度を改良することによって転写性及び板厚の面内分布を改善する方法などが考えられている。
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−３３１３８５号公報
【特許文献２】特開２００４−１２７３３０号公報
【特許文献３】特開２００５−２５８７４号公報
【特許文献４】特開２００５−３０６０１１号公報
【特許文献５】特開２００５−３１０３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、前述のように基板成形を行うにあたり、一般に成形機及び、取り出し装置、金型装置、成形基板検査装置を使用するが、理想的な形状の光ディスク基板を得るために、各々の装置は、基板検査装置での検査結果に応じて個々に人の手によってコントロールし装置条件の調整を行って所望の製品仕上がり状態を維持しており、その為、人的コストや人的ミスなどが原因でコストアップの原因となっていた。
【００１１】
そこで、本発明では、各々装置を電気的信号で繋ぎ込み個々の装置を相互に連係させた1つの成形製造システムにすることにより、コストが下げられ、また半無人化状態で製造装置を稼動させることが出来る、成形基板製造システム装置と製造法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】
【００１２】
本発明の光ディスク基板製造システムは、固定側金型と該固定側金型に対向する可動側金型により形成されるキャビティ内に溶融プラスチック材料を射出して光ディスクの成形基板を成形するための光ディスク基板製造システムであって、外部からの信号で成形時パラメータを制御可能な電動射出成形機と、該電動射出成形機に装着された固定側金型および可動側金型の温度をコントロールする温度制御装置とを有し、前記電動射出成形機と温度制御装置とが電気信号で連結されていることを特徴とする。このようにする事で、成形機側に制御信号を送るだけで金型温度調整機の制御が可能になる。
【００１３】
また、本発明は上記構成に、成形された成形基板を検査する検査装置が更に連結されていることを特徴とする。これにより、検査結果をメインコントロールにデータを送る事が可能になる。更には、前記基板検査装置の出力する検査結果信号を、前記電動射出成形機側にフィードバックし成形時パラメータを自動制御出来るようにする。このようにする事で、検査結果より求められる成形条件を成形機に反映させてシステム制御する事が可能になる。
【００１４】
前記自動制御対象は成形基板の機械特性および光学特性を決める成形時パラメータであって、成形基板の少なくとも反り量、面振れ量、転写性、板厚、複屈折のひとつが所望の値になるように制御すると好適である。光ディスクに求められる基板品質が自動的に制御できる。
【００１５】
前記自動制御のシステムは、製造する成形基板の種類に応じて制御ソフトを変更可能としても良い。これにより、いろいろな光ディスクに合わせて成形機の制御が可能になる。また、前記自動制御のシステムは、無線や回線で遠隔操作が可能としても良い。成形システムをコントロールする人件費や成形の条件調整の教育に必要な教育時間等のコストが下げられるのみでなく、遠隔操作が可能な為、成形システムラインを少人数で多ラインの管理が出来る。また、本発明による、光ディスクの成形基板の製造方法は、上記のような製造システム装置を用いたことを特徴とする。本発明に係る光ディスクの成形基板は、上記の製造方法を用いて製造したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、成形基板の成形工程において、成形システムをコントロールする人件費や成形の条件調整の教育に必要な教育時間等のコストを下げることができる。遠隔操作を可能とすれば、成形システムラインを少人数で多ラインの管理が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に従って説明する。図1は本発明に係る製造装置（製造システム）の一実施形態を示す概略ブロック図であり、図２はその成形機部の要部拡大概略図ある。図１の製造システム１００は、加熱手段および測温手段をそれぞれに備えた一対のＤＶＤ用の金型１０がセットされる電動成形機１、それぞれの金型の温度調整を個々に行う温度調整機２、成形された成形基板を取り出す取出装置３、受取装置４、基板をストックし冷却装置５により冷却するための基板保管手段６、基板保管手段から成形基板を取り出す第２の取出装置７、成形基板の状態を検査するための検査装置８、検査装置の出力が入力されて入力内容に応じて電動成形機の各種動作パラメータを制御するメインコントロール装置９を含み構成されている。
【００１８】
電動成形機１に搭載された、ＤＶＤ用金型１０は、グループ及びピット形状を露光したスタンパを取り付けた固定側金型１１と、これに対向して成形機１に取付けられた可動側金型１２からなる。金型１１、１２は、図７に示したと略同等のもので、両金型１１、１２の各々には、温度をコントロールできる水冷式の金型を用いている。すなわち、図示を省略した温度調整手段と測温手段が備えられている。
【００１９】
また、温度調整用装置２には、金型に供給される冷却水の温度（水温）をコントロールできるヒータが搭載されてコントローラーにより水温をコントロールしており、電動射出成形機と温度制御装置とが電気信号で連結されていて水温の制御は成形機側の不図示の温度制御部で行われるようになっている。
【００２０】
次に、図２の電動成形機（製造装置）の要部拡大概略図を参照して光記録媒体の基板５０の作製工程について説明する。電動成形機１の成形作業部は、基板を成形するための金型キャビティ５１を構成する例えばステンレス系金属よりなる可動側金型１２と、基板面に信号を転写するためのスタンパ５４が設置される固定側金型１１とを含み構成され、規定どおり取付けられた両金型の間には、樹脂を流し込むためのキャビティ５１が形成されている。固定側金型１１には、キャビティ５１内に溶融した光透過性樹脂、例えばポリカーボネートを送り出すためのゲートが連結されるスプルブッシュ５５が配設されている。可動側金型１２には、中心部に最終的に基板の中心孔５２を打ち抜いて形成するためのカットパンチ５６が突出推動できるように配置されている。また、成形された基板を可動側金型側から押し上げて外すために、図示しないフローティングパンチが可動側金型側で金型キャビティ５１の略中央に設けられる。
【００２１】
固定側金型１１には、基板５０の成形時に、信号を構成する所定の微細凹凸を転写するスタンパ５４が、スタンパ押え手段５７により、真空チャック方式で保持されている。スタンパ５４は、厚みが、０．３ｍｍ程度のものが多い。
【００２２】
成形機１において、このような金型１０（１１，１２）およびスタンパ５４を用いて基板を射出成形し、信号を転写するには、まず、ゲート（注入口）より溶解した樹脂を注入する。注入された樹脂は、注入時の圧力と成形機の金型型締め力でスタンパ５４に押し付けられながら金型キャビティ５１の内周から外周に向けて流れ込む。この時、樹脂から発生するガスは、スタンパ５４とキャビリングとの間のクリアランスより抜けていく。外周まで樹脂が注入されるとこのままの状態かあるいは、可動側金型１２が移動して圧力を加えた状態で樹脂を冷却して硬化させて基板を形成するとともに、スタンパ５４によって基板の表面に信号を転写される。次にカットパンチ５６により打ち抜き中心穴をあけるとともに可動側金型１２を開き、信号を転写されたディスクをフローティングパンチにより突き出しディスクを取り出す。
【００２３】
このようにして、成形機１により基板が成形されると、その完了信号を受けて、取り出し装置３が稼動し、成形完了基板を取り出し、後工程の受け渡し装置４に受け渡す。受け渡し装置（受け取り装置）は、成形完了基板を基板保管手段６に基板を運び一定時間だけ冷却装置５により基板が冷却される。
【００２４】
次に、冷却された成形基板を第２の受け渡し装置（取り出し装置）７により検査装置８へと運びここで基板検査を行う。そして、基板検査された結果をメインコントロール装置９にデータを転送しメインコントロール装置９で処理された結果を成形機１の制御システムへとインプットすることで、成形機１及び（成形機を介して）温度調整装置２をコントロールする。このように実施形態システムは、成形基板の出力する検査結果信号が電動射出成形機側にフィードバックされ自動的に成形時パラメータに反映されるシステムとなっている。
【００２５】
成形機１において行われる、成形基板の機械特性の具体的コントロール方法（操作パラメータ）としては、図３に示すようにレーベル面側にあたる固定側への反りを＋方向の反り量とし、信号入射面側にあたる可動側への反りを−方向の反り量とした。一般的に光ディスクでは、このようにレーベル面側と記録入射面側と呼ばれている。検査結果より検査装置から出力される出力データをメインコントロール装置により分析し、光ディスク装置製造では公知技術である金型温度差による反り制御により金型温度をコントロールする事で成形基板の反りをコントロールし実生産前の検査フローを回して狙いの反り量に自動制御する（フィ−ドバックをかける）。図４のフローチャートに検査フローの一例（反り制御フロー）を示す。温度調整機２は、指令信号に従って金型の温度をコントロールする。
【００２６】
また、成形工程における基板形状の具体的コントロール方法（操作パラメータ）としては、図５(a)に示すように板厚が薄い場合を−方向（板厚が薄い）とし、図５(b)に示すように板厚が厚い場合を＋方向（板厚が厚い）としている。検査結果より出力データをメインコントロール装置により分析し、光ディスク装置製造では公知技術である充填量を制御するための各種パラメータを操作する事により成形機での充填量をコントロールする事によって板厚をコントロールし検査フローを回し、狙いの板厚等にする。図６のフローチャートに検査フローの一例（板厚制御フロー）を示す。以上の如き成形機の調整工程完了後、実際に成形基板製造（量産）が行われる。
【００２７】
なお、自動制御対象となる成形基板の機械特性および光学特性を決める成形時パラメータには、上述以外のものも適宜入れることができる。成形基板の反り量、板厚、面振れ量、転写性、複屈折等について、単一パラメータあるいは複数のパラメータそれぞれについて所望の値になるように制御することが考えられる。
【００２８】
以上でここで言う成形基板製造工程については完成となるが、例えば、その後更にその成形品の信号面にスパッタやスピンコートで記録膜を形成することで光情報記録媒体（最終製品）を仕上げる。貼り合わせ型の場合には、基板に転写された信号面に所定の材料層を形成し、さらに第１の基板と第２の基板の少なくともいずれか一方の信号面に光硬化性樹脂を塗布し、信号面同士を内側にして合致させて押圧し、例えば第１の基板の背面から紫外線照射を行って、紫外線硬化性樹脂を硬化させ、最終的に目的とする貼り合わせ型の光記録媒体を作製する等で最終製品となる。
【００２９】
＜実施例＞
図１に示した如き製造システム構成に準じて、成形機１として、東洋機械金属株式会社製のディスク射出電動成形機を使用し、金型温度調整機２として株式会社カワタ製の金型温度調整機を使用し、金型１０に東洋機械金属株式会社製のＤＶＤディスク金型を使用し、基板の取り出し機３に、株式会社ユーシン精機を使用し、基板検査装置にDr.schenk社製の基板検査装置を使用し、メインコントロール装置９として株式会社リコー製のものを電気信号で繋ぎ込みシステム化した。本実施例においては基板反り量の制御を挙げるが他の制御対象項目についても同様な制御で対応可能である。
【００３０】
＜成形実験結果＞
上記構成のシステムを用いて光ディスク基板の成形実験を行なった。光ディスク用成形機に、外径１２０ｍｍ、内孔径１５ｍｍ、基材厚１．２ｍｍの光ディスク基板成形用の金型を組み合わせ、ピット部の溝深さ３００ｎｍ、記録部の溝深さ１６０ｎｍのＨＢ光ディスク用のスタンパを用いて、基準金型温度１１７℃、最大射出速度１４０ｍｍ／ｓ、最大型締め力３０ｔ、サイクルタイム８．０秒の条件下で、基板作製を行なった。基板成形用樹脂材料には、代表的な光学用途のポリカーボネート〔三菱エンジニアリングプラスチックス（株）製ユーピロンＨ−４０００〕を用いた。この実施例にて、光ディスクに求められる基板品質の一つである基板反り量が規定許容値内０〜２．０度（基板の回転対象軸に対する垂直延長線と基板面延長線が成す角度）にあるかを適宜、前記基板検査装置でチェックし、前記規定値内を外れた場合、その反り量レベルとそれに対応した成形装置側のコントロールパラメータ、即ち固定金型側若しくは可動金型側の温度を、前記メインコントロール内の予め設定される基板反り量レベルと金型側温度制御レベルと対象表に沿って調温機構を介して金型側温度が自動的に制御される。従来、人手による調整を行っていた場合と同等と言える成形基板を得ることでき時間短縮に繋がることを確認した。光ディスク成形機のメーカー差による影響は無いことも別の実施例構成にて確認した。
【００３１】
なお、これまでの説明では、一般的なポリカーボネート樹脂を使用した場合を示したが、これ以外の樹脂を用いて射出成形する場合においても、本発明はそのまま適用可能である。また、実施形態で説明した以外にも、これまで説明した製造システムにおける、自動制御のシステムを、無線や回線で遠隔操作が可能なシステムとすることも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態である製造装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】図１中の電動成形機の要部拡大概略図である。
【図３】成形基板の機械特性のコントロール方法（操作パラメータ）を説明する図である。
【図４】検査フローの一例（反り制御フロー）を示すフローチャートである。
【図５】(a)，(b)は、成形基板の機械特性のコントロール方法（操作パラメータ）を説明する図である。
【図６】検査フローの一例（板厚制御フロー）を示すフローチャートである。
【図７】成形機要部の金型部分（光ディスク基板成形装置）を示す縦断側面図である。
【図８】完成した光ディスクの断面図(a)とこの光ディスクの基本となる光ディスク基板との形状を示す模式図(b)である。
【符号の説明】
【００３３】
１…（基板）成形機
２…温度調整用装置
３…取り出し装置
４…後工程受け渡し装置（受け取り装置）
５…冷却装置
６…基板保管手段
７…取り出し装置（第２の受け渡し装置）
８…検査装置
９…メインコントロール装置
１０…金型（対）
１１…固定側金型
１２…可動側金型
５０…基板
５１…金型キャビティ
５４…スタンパ
【図１】
2007261225.tif 000003
【図２】
2007261225.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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