DE19654306C2

DE19654306C2 - Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte

Info

Publication number: DE19654306C2
Application number: DE19654306A
Authority: DE
Inventors: Koichi Sagara
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1995-12-28
Filing date: 1996-12-24
Publication date: 1999-05-27
Anticipated expiration: 2016-12-25
Also published as: JP2955224B2; US5906775A; DE19654306A1; JPH09180271A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte bzw. Scheibe z. B. CD, LD, MD, MO, PD und DVD.

Herkömmlicherweise werden Substrate für optische Plat ten, z. B. Substrate für Kompaktplatten bei einer Schmelz harztemperatur von 330°C unter solchen Formbedingungen ge formt, bei denen die Formtemperatur (d. h. die Temperatur des Wassers zum Steuern der Temperatur eines Formwerkzeugs) 70 bis 120°C beträgt, die Abkühlzeit vom Einfüllen des Harzes bis zum Herausnehmen desselben reicht und die Druckverweilzeit (nachstehend als "die Abkühlzeit" bezeichnet) 3,5 s oder mehr (der Formzyklus: etwa 5,5 s oder mehr) beträgt.

Mittlerweile ist es im Zusammenhang mit der Erhöhung der Nachfrage nach optischen Platten in den letzten Jahren er forderlich, daß der Formzyklus verkürzt wird, um die Produkti onskapazität zu verbessern. Als Mittel zur Verkürzung des Substratformzyklus sind die Verkürzung der Zeit bei mechani schen Vorgängen, z. B. der Zeit des Öffnungs- und Schließ vorgangs des Formwerkzeugs und des Entnahmevorgangs, und die Verkürzung der Zeit des Formprozesses, z. B. der Zeit des Fül lens/Abkühlens des Harzes, denkbar. Um jedoch die Zeit bei me chanischen Vorgängen zu verkürzen, müssen die Maschinen umge baut werden, was zu einem großen Zeitverlust und zu einem An stieg der Kosten führt. Andererseits sind in bezug auf die Verkürzung der Zeit des Formprozesses Vorgaben entsprechend den Standards der Wiedergabesignalpegel, der Fehlersignalpe gel, der Wölbung usw. einzuhalten (bei den Kompaktplatten bei spielsweise die unten erwähnten Gelbbuch-Standards). Es ist sehr schwierig, die Formzeit zu verkürzen und dabei diese Vor gaben einzuhalten.

Demzufolge ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein neu artiges Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine op tische Platte bzw. Scheibe bereitzustellen, bei dem der Formzyklus verkürzt und eine optische Platte mit guter Qualität bei niedrigen Ko sten auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben festge stellt, daß die obengenannte Aufgabe erreicht werden kann, wenn ein Substrat aus einem geschmolzenen Harz unter spezifi schen Formbedingungen unter Verwendung einer spezifischen Ma trize bzw. eines Stempels mit Vorsprüngen zur Ausbildung von Gruben bzw. Ausnehmungen geformt wird, wobei vorher festgelegt wird, daß die Form der Vorsprünge grö ßer ist als die Form der Gruben des zu formenden Substrats.

Die Erfindung ist auf der Grundlage der obengenannten Feststellungen gemacht worden und stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte bzw. Scheibe bereit, mit dem Schritt: Formen eines vorgeschriebenen geformten Substrats aus einem geschmolzenem Harz mit einer Matrize mit Vorsprüngen zum Ausbildung von Gruben, wobei vorher festgelegt wird, daß die Form der Vorsprünge größer ist als die Form der Gruben des zu formenden Substrats.

Ferner erfüllt in einer Ausführungsform des erfindungs gemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte das geformte Substrat die optischen Platten standards, und das Verhältnis zwischen Höhe H der Vorsprünge zur Ausbildung von Gruben in der Matrize und der Tiefe d der Gruben des geformten Substrats hat das Verhältnis H : d = von 1,3 bis 1,8.

Ferner stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstel lung eines Substrats für eine optische Platte bereit, mit dem Schritt: Formen eines vorgeschriebenen geformten Substrats aus einem geschmolzenen Harz bei einer Formtemperatur von 40 bis 70°C im Bereich einer Abkühlzeit von 1,5 bis 2,5 s unter Ver wendung einer Matrize mit Vorsprüngen, die eine solche Gruben ausbildungsfähigkeit hat, daß das Wiedergabesignal des unter den Übergangsgrenzbedingungen geformten Substrats bei I₁₁ 0,85 bis 0,93 und bei einem Gegentaktsignal (push-pull signal) 0,012 bis 0,046 beträgt.

Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte kann der Formzyklus verkürzt und das Substrat mit guter Qualität für eine optische Platte auf einfache Weise hergestellt werden.

Verschiedene andere Aufgaben, Merkmale und entsprechen de Vorteile der Erfindung werden in größerem Umfang anerkannt, wenn diese besser verständlich werden, nämlich aus der nach stehenden ausführlichen Beschreibung unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen, bei denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile in den verschiedenen Ansich ten bezeichnen.

Dabei zeigt Fig. 1 eine Prinzipansicht, die die Form und Größe ei ner Matrize, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Her stellung eines Substrats für eine optische Platte herzustellen ist, und die Form und Größe des geformten Substrats darstellt, das unter Verwendung der Matrize herzustellen ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen be schrieben.

In dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung ei nes Substrats für eine optische Platte wird ein vorgeschriebe nes geformtes Substrat aus einem geschmolzenen Harz mit einer Matrize mit Vorsprüngen zur Ausbildung von Gruben geformt, wo bei vorher festgelegt wird, daß die Form der Vorsprünge größer ist als die Form der Gruben des zu formenden Substrats.

Das erfindungsgemäß herzustellende, vorgeschriebene ge formte Substrat ist ein Substrat, das Standards für optische Platten erfüllt. Als die Standards für optische Platten können die physikalischen Standards verschiedener Standards für opti sche Platten, z. B. Gelbbuch-Standards (CD-ROM- Systembeschreibung) erwähnt werden, und beispielsweise in dem Fall, wo das geformte Substrat ein Substrat für eine Kompakt platte ist, sind die Gelbbuch-Standards derartig, daß die ma ximale Abweichung in dem bestimmten geformten Substrat (in dem selben Substrat) so unterdrückt wird, daß sie bei I₁₁ 0, 05 und bei PP bzw. beim Gegentaktsignal 0,005 beträgt, während I₁₁und PP bei diesem Substrat 0,65 und mehr bzw. 0,045 bis 0,065 jeweils betragen.

Ferner ist die erfindungsgemäß zu verwendende Matrize vorzugsweise eine solche Matrize, bei der folgendes Verhältnis zwischen der Höhe H der Vorsprünge 10 zur Ausbildung von Gru ben in der Matrize 1 (siehe Fig. 1) und der Tiefe d der Gruben 20 des zu formenden Substrats 2 (siehe Fig. 1) besteht: H : d = von 1,3 bis 1,8. Wenn H : d kleiner ist als 1,3 muß die Form werkzeugtemperatur 70°C oder mehr und die Abkühlzeit 2,5 s oder mehr betragen, und wenn H : d größer ist als 1,8, muß die Formung in einem Abkühlzeitbereich von weniger als 1,5 s er folgen, und die Abkühlung ist dann unzureichend. Wenn das ge formte Substrat ein Substrat für eine Kompaktplatte ist, be trägt der obengenannte H : d - Wert vorzugsweise 1,3 bis 1,8, be sonders bevorzugt 1,5 bis 1,7.

Als das Harzmaterial, das erfindungsgemäß für das zu formende Substrat zu verwenden ist, können normale Harzmate rialien verwendet werden, die herkömmlich für die oben be schriebenen optischen Platten verwendet werden, z. B. Polycar bonat, PMMA und Polyolefine.

Als das verwendete Formverfahren kann irgendeines der Spritzgießverfahren und der Formpreßverfahren verwendet wer den, die herkömmlicherweise als Verfahren zum Formen eines Substrats für eine optische Platte verwendet werden.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Substrat für eine optische Platte, das die obengenannten Gelbbuch-Standards erfüllt, durch Spritzgießen oder Druckformen aus einem Polycarbonat hergestellt wird, wird eine Matrize mit Vorsprüngen verwendet, die eine solche Grubenausbildungsfähigkeit hat, daß ein Si gnalpegel des unter den Übergangsgrenzbedingungen geformten Substrats bei dem Wiedergabesignal I₁₁ 0,85 bis 0,93 und beim Gegentaktsignal 0,012 bis 0,046 beträgt. Wenn diese Matrize keine Vorsprünge mit der obengenannten Grubenausbildungsfähig keit hat, erfüllt das geformte Substrat für eine optische Platte nicht die Gelbbuch-Standards, wenn die Formtemperatur herabgesetzt und der Formzyklus verkürzt wird.

Der Begriff "Übergangsgrenzbedingung" wird nachstehend erläutert.

Wenn ein Substrat aus einem gegebenen Harz geformt wird, bestehen die folgenden Formbedingungen:

1. die spezifische Schmelzharztemperatur oder eine hö here Temperatur,
2. die spezifische Formtemperatur oder eine höhere Temperatur und
3. die spezifische Abkühlzeit oder eine längere Zeit, unter welchen Formbedingungen das geformte Substrat das maxi male Wiedergabesignal I₁₁ und das minimale Gegentaktsignal beibehält.

Substrate, die unter solchen Formbedingungen geformt sind, wo die Schmelzharztemperatur niedriger ist als die oben genannte spezifische Schmelzharztemperatur, die Formtemperatur niedriger als die obengenannte spezifische Formtemperatur oder die Abkühlzeit ist kürzer als die obengenannte spezifische Ab kühlzeit, erbringen nicht das obengenannte maximale Wiederga besignal I₁₁ und das obengenannte maximale Gegentaktsignal.

Erfindungsgemäß bezeichnet der Begriff "Übergangsgrenzbedingungen" drei Formbedingungen (1), (2) und (3), wie oben beschrieben.

Die Übergangsgrenzbedingungen hängen von der Art der Harze ab und können auf einfache Weise durch Experimente vom Fachmann bestimmt werden.

Wenn das Harz ein Polycarbonat ist, sind die Übergangs grenzbedingungen derartig, daß (1) die Temperatur des ge schmolzenen Harzes 330°C oder höher ist, (2) die Formwerk zeugtemperatur 90°C oder höher ist und (3) die Abkühlzeit 3,5 s oder länger ist.

Ein Polycarbonat wird mit der oben beschriebene Matrize bei einer Temperatur des geschmolzenen Harzes von 330°C bei einer Ausstoßtemperatur von 125°C oder darunter zu einem ge formten Substrat geformt. Beim Formen wird die Formwerkzeug temperatur so eingestellt, daß sie 40 bis 70°C, vorzugsweise 45 bis 65°C beträgt, und die Abkühlzeit wird so einge stellt, daß sie 1,5 bis 2,5 s, vorzugsweise 2,0 bis 2,5 s be trägt. Wenn die Formwerkzeugtemperatur und die Abkühlzeit au ßerhalb der obengenannten Bereiche liegen, wird das Substrat, das nicht auf die Wärmeverformungstemperatur oder darunter ab gekühlt wird, ausgestoßen, wodurch sich das Substrat wölbt, oder eines oder beide, nämlich das Wiedergabesignal und/oder das Gegentaktsignal PP des geformten Substrats liegen außer halb der obengenannten Gelbbuch-Standards.

Nachstehend wird die Erfindung ausführlicher mit Bezug auf ein Beispiel beschrieben. Der Schutzbereich der Erfindung wird jedoch durch das Beispiel nicht eingeschränkt.

Beispiel

Eine Kompaktplattenmatrize mit Vorsprüngen mit einer solchen Grubenausbildungsfähigkeit, daß ein Signalpegel eines Substrats, das unter den Übergangsgrenzbedingungen (das Harz material: Polycarbonat; die Schmelzharztemperatur: 330°C oder höher; die Formwerkzeugtemperatur: 90°C oder höher; und die Abkühlzeit 3,5 s oder länger) geformt wird, beim Wiedergabesi gnal I₁₁ 0,92 und beim Gegentaktsignal 0,032 betragen sollte, wurde erzeugt. Unter Verwendung dieser Matrize wurde ein Substrat für eine Kontaktplatte durch Spritzgießen mit einer Plattenformmaschine (DISK3MIII, hergestellt von Sumitomo Heavy Industries, Ltd.) und einem ∅ 120CD-Formwerkzeug (hergestellt von Seiko-Giken) unter Hochgeschwindigkeits formbedingungen (das Harzmaterial: Polycarbonat; die Tempera tur des geschmolzenen Harzes 330°C; die Formwerkzeugtempera tur: 60°C; die Abkühlzeit: 2,0 s) erzeugt.

Was das derartige hergestellte Substrat für eine Kom paktplatte betrifft, so wurden das Wiedergabesignal I₁₁ und das Gegentaktsignal PP unter Verwendung einer CD-Signal bewertungsvorrichtung (CD-CATS-SA3, hergestellt von Audio De velopment) gemessen. Das Verhältnis H : d zwischen der Höhe der Vorsprünge zur Ausbildung von Gruben der Matrize und der Tiefe der Gruben des geformten Substrats wurde mit einem Interatom kraftmikroskop (NANO-SCOPE III, hergestellt von Digital In struments) gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 darge stellt.

Vergleichsbeispiel

Was ein geformtes Substrat betrifft, das unter den gleichen Hochgeschwindigkeitsformbedingungen wie die in dem oben beschriebenen Beispiel unter Verwendung einer Matrize mit Vorsprüngen mit einer solchen Grubenausbildungsfähigkeit ge formt worden ist, daß der Signalpegel des geformten Substrats, das unter den Übergangsgrenzbedingungen geformt worden ist, innerhalb der Gelbbuch-Standards liegen sollte, wurden der Si gnalpegel und der H : d - Wert nach dem gleichen Meßverfahren wie im oben beschriebenen Beispiel gemessen. Die gemessenen Werte (Vergleichsbeispiel 1) sind ebenfalls in Tabelle 1 darge stellt.

Eine Matrize mit Vorsprüngen zur Ausbildung von Gruben, die keine solche Grubenausbildungsfähigkeit hat, daß der Si gnalpegel eines geformten Substrats, das unter den Übergangs grenzbedingungen geformt worden ist, beim Wiedergabesignal I₁₁ 0,85 bis 0,93 und beim Gegentaktsignal 0,012 bis 0,046 betrug, wurde verwendet, um ein Substrat bei einer Formwerkzeugtempe ratur von 40 bis 70°C im Abkühlzeit von 1,5 bis 2,5 s zu for men. Bei dem resultierenden geformten Substrat wurden der Si gnalpegel und der H : d-Wert nach dem gleichen Meßverfahren wie im oben beschriebenen Beispiel gemessen. Die gemessenen Werte (Vergleichsbeispiel 2 und 3) sind ebenfalls in Tabelle 1 dar gestellt.

Ferner wurden Ergebnisse erreicht beim Formen unter Formbedingungen, bei denen die Formwerkzeugtemperatur 90°C und die Abkühlzeit 2,5 s oder die Formwerkzeugtemperatur 30°C und die Abkühlzeit 1,5 s (Vergleichsbeispiel 4 und 5) betrug, und die Ergebnisse, die beim Formen unter Formbedingungen er reicht worden sind, bei denen die Formwerkzeugtemperatur 70°C und die Abkühltemperatur 2,6 s oder mehr oder die Formwerk zeugtemperatur von 40°C und die Abkühlzeit weniger als 1,5 s (Vergleichsbeispiel 6 und 7) beträgt, sind auch in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Wie in Tabelle 1 dargestellt, wurde in dem Beispiel be stätigt, daß ein Substrat für eine Kompaktplatte, das dem Si gnalpegel der Gelbbuch-Standards entspricht, in einem kurzen Formzyklus hergestellt werden kann.

Wie oben beschrieben, kann mit dem in dem Beispiel dargestellten Verfahren zur Herstel lung von optischen Platten das Formen deutlich verkürzt und ein Substrat mit einer guten Qualität für eine optische Platte auf einfache Weise hergestellt werden. Ferner kann im Ver gleich mit dem herkömmlichen Verfahren die Formwerkzeugtempe ratur zur Zeit der Formung herabgesetzt werden, und dadurch können die Herstellungskosten weiter gesenkt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine optische Platte, mit den Schritten:
Formen eines vorgeschriebenen geformten Substrats aus einem geschmolzenem Harz mit einer Matrize mit Vorsprüngen zur Ausbildung von Gruben, und
vorheriges Festlegen der Form der Vorsprünge, so daß sie grö ßer ist als die Form der Gruben des zu formenden Substrats, wobei mindestens das Verhältnis zwischen einer Höhe H der Vorsprünge zur Ausbildung von Gruben der Matrize und einer Tiefe d der Gruben des ge formten Substrats so ist, daß H : d = 1,3 bis 1,8 gilt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Formen bei ei ner Formwerkzeugtemperatur von 40 bis 70°C und im Bereich einer Abkühlzeit von 1,5 bis 2,5 s erfolgt.