JP2003011169A - 光ディスク成形金型、金型のセット方法、光ディスク成形基板、及び貼合せ型光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ２枚の光ディスク成形基板を貼合せて製造さ
れる光ディスクの成形金型において、貼合せ面全体が平
坦な成形基板を成形するための金型であっても、成形基
板内周部にバリが発生しない金型を提供することを課題
とする。 【解決手段】 固定金型２２と、該固定金型との間でキ
ャビティ２４を形成する可動金型２３と、該キャビティ
内に固定され且つ凹凸状の転写情報２６を片面に備えた
環状スタンパ２５と、該スタンパの内周に嵌合する円筒
突起２８を備え且ついずれか一方の金型に固定された内
周保持部材２７と、を備え、該キャビティ内に溶融樹脂
材料を充填してスタンパ上の転写情報を転写した光ディ
スク成形基板３０を成形する成形金型であって、スタン
パの内径ｄ１と、前記内周保持部材の円筒突起の外径ｄ
２との寸法関係が室温環境下で、ｄ１＜ｄ２ となるよ
うに設定した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２枚の光ディスク
成形基板を貼合せて構成される貼合せ型光ディスクを成
形するための金型の改良に関し、特に光ディスク中心部
の貼合せ品質が良好で高信頼性の成形基板を成形できる
金型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】２枚の光ディスク成形基板を接着剤によ
って貼合せた構成を有する貼合せ型の光ディスク（光情
報記録媒体）においては、接着領域の状態、特に光ディ
スクの中心部分の貼合せ状態、貼合せ品質が注目され
る。光ディスクの信頼性を高めるためには、極力２枚の
成形基板の内周側から接着を開始する必要があるが、従
来の金型により成形される成形基板では、金型内でスタ
ンパ内周を機械的に保持する部材が成形基板の内周側形
状として現れ、最内周まで接着領域を拡大することが困
難であった。即ち、図６（ａ）（ｂ）はこのような従来
の成形金型による成形状態を示す要部断面図、及び成形
された成形基板を貼合せた状態を示す断面図である。図
６（ａ）に示した成形金型１は、固定金型２と、固定金
型２の成形面との間に所定のキャビティ４を形成する可
動金型３と、キャビティ４内に固定され且つ凹凸状の転
写情報６を片面に備えた環状スタンパ５と、スタンパ５
の内周に嵌合してこれを機械的に保持するスタンパイン
ナーホルダ７と、を備え、キャビティ４内に溶融樹脂材
料を充填することによりスタンパ上の転写情報６を転写
した情報領域１１を備えた光ディスク成形基板１０を成
形する。スタンパインナーホルダ７は、環状スタンパ５
の内周に嵌合する内周支持部７ａの上部に機械的保持部
７ｂを有しているため、この機械的保持部７ｂが成形基
板１０側に転写されて凹所１２となり、（ｂ）に示すよ
うに２枚の成形基板１０を接着剤１５によって貼合せた
際に、凹所１２に対応する空所が非接着領域となり、内
周部の貼合せ品質が低下する、という不具合をもたら
す。このような不具合に対処するため、完全に平坦な接
着面、換言すれば完全に平坦な情報記録面を有する成形
基板を得るために、従来とは異なるスタンパ保持方法が
各種提案された。その一例が、特開２０００−３２２７
８１公報の「金型装置及びディスク基板の製造方法」に
開示されたスタンパの保持方法である。ここに示された
成形金型は、スタンパ内周部を機械的に保持していた従
来構造に代えて、真空吸引あるいは磁力を利用してスタ
ンパ内周部を保持し、かつ金型内での位置決めは、スタ
ンパの取付け面に設けた突起部によりなされる構造とし
ている。図７（ａ）（ｂ）はスタンパ内周部を真空吸引
によって保持する従来例の成形金型の構成を示す断面
図、及び要部拡大図であり、可動金型３の内周面と、ス
タンパインナーホルダ１６の外周面との間に間隙１７を
設けてこの間隙１７から負圧を導入してスタンパ５を可
動金型に保持するように構成されている。また、スタン
パインナーホルダ１６の上部外周には、スタンパ５の内
周部を保持するための段差部１６ａが形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの改良案に係る
成形金型は、得られる光ディスク成形基板の形状レベル
では、全面的に平坦な接着面形状が得られ、問題なく内
周部分まで接着領域を拡大できるように思われる。しか
しながら、実際に、上記従来金型により得られた光ディ
スク成形基板を貼合せたところ、接着領域の範囲が不安
定、あるいは接着層の厚みが不安定等、様々な問題点が
明らかとなった。このような問題点が発生する原因を調
査した結果、上記従来の平坦な成形基板を成形するため
の金型には致命的問題があることが判明した。すなわ
ち、図７（ｂ）の拡大図に示した如く、スタンパ内径部
とホルダ１６の段差部１６ａとの間にはスタンパ５を着
脱する際のマージンとなるクリアランスＣが必要とされ
るが、このクリアランスＣが上記不具合の原因となって
いることが判明した。即ち、このクリアランスＣ内にキ
ャビティ側から成形工程で充填樹脂が入り込み、バリ１
８が発生していたのである。このバリ１８が成形基板同
志の貼合せにおいて障害物となり、図８に示した如く接
着品質の悪化を招く原因となっていた。しかしながら、
一方で従来の平坦基板成形用金型においては、上記クリ
アランスＣの存在はスタンパ５を金型から着脱する作業
を円滑化する上で必須の事項であった。更に、貼合せる
ことを前提とする薄型の成形基板では、良好な基板品質
を確保するため、溶融した充填樹脂の粘度が小さくなる
よう成形条件を設定する傾向があるため、流動化した樹
脂がよりクリアランスに入り込みやすい成形状態となっ
ていた。このことから従来の金型ではバリの解消は極め
て困難であることが判明した。本発明は上記従来技術の
欠点に鑑みてなされたものであり、請求項１の発明は、
２枚の光ディスク成形基板を貼合せて製造される光ディ
スクの成形金型において、貼合せ面全体が平坦な成形基
板を成形するための金型であっても、成形基板内周部に
バリが発生しない金型を提供することを課題とする。

【０００４】請求項２の発明は、前記金型において、良
好な成形基板品質が得られる各設計値を提供することを
課題とする。請求項３の発明は、前記金型において、作
業効率が向上する金型構造を提供することを課題とす
る。請求項４の発明は、前記金型における最適な作業方
法を提供することを課題とする。請求項５の発明は、前
記作業方法における最適な作業条件を提供することを課
題とする。請求項６の発明は、前記金型の連続成形安定
性を確保する金型構造を提供することを課題とする。請
求項７の発明は、貼合せに適した成形基板を提供するこ
とを課題とする。請求項８の発明は、高信頼性の貼合せ
型光情報記録媒体を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１の発明は、固定金型と、該固定金型との間
でキャビティを形成する可動金型と、該キャビティ内に
固定され且つ凹凸状の転写情報を片面に備えた環状スタ
ンパと、該スタンパの内周に嵌合する円筒突起を備え且
ついずれか一方の金型に固定された内周保持部材と、を
備え、該キャビティ内に溶融樹脂材料を充填してスタン
パ上の転写情報を転写した光ディスク成形基板を成形す
る成形金型であって、前記スタンパの内径ｄ１と、前記
内周保持部材の円筒突起の外径ｄ２との寸法関係が室温
環境下で、ｄ１＜ｄ２となるように設定したことを特徴
とする。請求項２の発明は、前記スタンパの内径ｄ１
と、前記内周保持部材の円筒突起の外径ｄ２との寸法差
が、１０μｍ以内であることを特徴とする。請求項３の
発明は、前記スタンパの内周に嵌合する円筒突起を備え
た内周保持部材は、前記固定金型と可動金型のいずれか
一方に対して着脱自在に固定されていることを特徴とす
る。

【０００６】請求項４の発明は、前記内周保持部材の円
筒突起を前記スタンパの内周に嵌合する際に、スタンパ
内周を加熱膨張させて前記円筒突起と嵌合させ、その後
室温環境下まで冷却することを特徴とする。請求項５の
発明は、前記スタンパの内周を加熱膨張させる際に、前
記円筒突起に対するスタンパ内周の温度差を４０℃以上
としたことを特徴とする。請求項６の発明は、前記スタ
ンパの内周に嵌合する円筒突起を備えた内周保持部材の
外周面と、前記スタンパを保持する金型との間にスタン
パ裏面と連通する空隙を備え、該空隙から負圧を導入し
てスタンパ裏面を該金型に吸引保持することを特徴とす
る。請求項７の発明は、請求項１、２、３、４、５又は
６のいずれか一項に記載の光ディスク成形金型にて成形
されたことを特徴とする。請求項８の発明は、請求項７
に記載の光ディスク成形基板を２枚貼合せて作製された
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示した実施
の形態により詳細に説明する。図１（ａ）及び（ｂ）は
本発明の一実施形態に係る金型の要部構成を示す断面
図、及びその要部拡大図であり、図２（ａ）及び（ｂ）
はスタンパの内周に内周保持部材の円筒突起を嵌合する
手順を示す斜視図、及び嵌合した状態を示す要部拡大図
である。この金型２１は、固定金型２２と、固定金型２
２の成形面との間に所定のキャビティ２４を形成する可
動金型２３と、キャビティ２４内に固定され且つ凹凸状
の転写情報２６を片面に備えた環状スタンパ２５と、ス
タンパ２５の内周に嵌合してこれを保持する円筒突起２
８を備え且ついずれか一方の金型１２、２３に固定され
る内周保持部材（スタンパインナーホルダ）２７と、を
備え、キャビティ２４内に溶融樹脂材料を充填すること
によりスタンパ上の転写情報２６を転写した情報領域３
１を備えた光ディスク成形基板３０を成形する。この成
形基板３０は、接着剤によって２枚を貼合せることによ
って一枚の光ディスクが完成する。スタンパ２５は、例
えばニッケル製であり、内周保持部材２７は、例えばス
テンレス製である。

【０００８】この実施形態に係る金型２１の特徴的な構
成は、図２に示すように、環状スタンパ２５の内径ｄ１
と、内周保持部材２７の円筒突起２８の外径ｄ２との寸
法関係が、室温環境下で、ｄ１＜ｄ２となるように設定
した点にある。つまり、本発明の金型と、図７に示した
従来の金型との構成上の相違点は、室温環境下におけ
る、スタンパ内周部と、内周保持部材２７の円筒突起２
８との間のクリアランスの有無にある。前述した通り、
従来の金型では、金型内におけるスタンパの着脱作業の
ため、スタンパ内周部と、この内周部と嵌合する円筒突
起２８との間にφ10μｍ前後のクリアランスを設定して
いた。この数値は、スタンパ着脱の作業性を確保しつつ
成形基板に転写される情報領域の偏心量を許容できる限
界値に設定可能な数値である。しかしながら、本発明の
金型では、室温環境下で、このクリアランスが存在しな
い点が顕著な相違点である。すなわち、本発明ではスタ
ンパの内径ｄ１と、円筒突起２８の外径ｄ２との寸法関
係を、室温環境下で、「ｄ１＜ｄ２」となるように設定
したため、クリアランスが存在しなくなっている。この
ような寸法設定は、スタンパの着脱作業性を無視した設
定であり、従来の金型についての常識ではあり得ない設
定であるが、本発明では、このような従来の常識を覆す
構成を採用しながら、後述する所要の手順によってスタ
ンパに対する円筒突起の着脱を行うことを可能ならしめ
ている。次に、スタンパ２５の内周部と嵌合する円筒突
起２８を有する内周保持部材２７は、金型（この例では
可動金型２３）に対して着脱自在な構成としてもよい。
取り外された内周保持部材２７の円筒突起２８の外径ｄ
２は、嵌合相手のスタンパ内径ｄ１よりもφ１０μｍ
（φ１０μｍ以下）大きく設定されている。この両者の
寸法関係から、室温環境下においては、スタンパの変形
を伴わない内周保持部材の着脱作業は不可能である。

【０００９】図３は、本発明に係る金型を用いた成形を
開始する前のセッティング手順を示す図であり、符号４
０は、円環形状を有する小径の内周支持部材４１と、円
環形状の大径の外周支持部材４２から成るスタンパ着脱
装置であり、各支持部材４１、４２は図示しない連設部
材などによって一体的且つ同心円状に支持されている。
着脱装置４０は、加熱によってスタンパ２５の内径を膨
張させる際に、スタンパ２５を載置して支持する手段で
ある。本図では、スタンパ２５の情報面を保護する観点
から、スタンパの裏面を上面として載置している。着脱
装置４０上に載置したスタンパ２５に対し、その中心下
部から赤外線ランプ４５等の加熱手段によりスタンパ２
５を加熱する。加熱による目標到達温度は、円筒突起２
８の外径ｄ２に対し、小径となっているスタンパ内径ｄ
１との寸法差φ１０μｍを吸収できる熱膨張が生じる温
度であり、本例では６５℃である。これは、室温２５℃
の作業環境で、Ｎｉ製のスタンパの内周にＳＵＳ製の内
周保持部材２７を嵌合させるための温度設定である。こ
の温度差４０℃によりφ１０μｍの寸法差は吸収され、
スタンパ内周に変形を与えずに円筒突起２８を嵌合する
ことができる。嵌合した円筒突起２８は、スタンパの厚
さと等しい高さを有しているので、図３（ｂ）に示した
如く嵌合後のスタンパ表面は平坦な面となる。このよう
にスタンパ内周に円筒突起を嵌合し終わった時点で、赤
外線ランプ４５の照射を停止し、両者を室温環境下まで
冷却すれば、ほぼ一体物として扱える状態になる。この
状態で図４に示すように、保持治具５０を内周保持部材
２７の上面に設けた孔２７ａ内に挿嵌し、図５に示すよ
うに一方の金型内に設置する。金型本体に対する内周保
持部材２７の固定方法は図示しないが、機械的保持、真
空吸着、磁気的保持等様々な方法を採り得る。なお、ス
タンパの内径ｄ１と、円筒突起２８の外径ｄ２との寸法
差をφ１０μｍとした理由は以下の通りである。本発明
当初は、より確実な保持力と完全なゼロクリアランスを
目的として、φ１５μｍ以上の寸法差を設定した。この
設定でスタンパ内周に円筒突起２８を嵌合したものを金
型に組み込んで、成形基板３０を成形し、成形基板同志
を貼合せて光ディスクを作製したところ、光ディスク内
周部で接着剤の塗布ムラが発生した。この原因を調査し
たところ、金型内に載置されたスタンパ表面の変形が原
因であると判明した。すなわち、円筒突起２８の外径と
スタンパ内径との寸法差が過大であったため、その寸法
差をスタンパあるいは円筒突起の内部で吸収しきれず、
スタンパの変形として現れてしまったことが判明した。
この変形が成形基板に転写され、接着面の平面性悪化を
招いてしまったことが明らかであった。これらの結果と
して、接着領域が不安定となってしまった。そこで、こ
の現象を回避できる寸法差を確認したところ、円筒突起
２８の外径とスタンパ内径との寸法差はφ１０μｍ程度
が適切であるとの結論を得た。

【００１０】次に、金型本体内に保持された内周保持部
材２７の外周と可動金型２３との間には、図１に示すよ
うにスタンパ裏面と連通する微小な空隙５５が設けられ
ている。この空隙５５は負圧発生装置に連結されてお
り、内周保持部材２７と共に金型本体内に設置されたス
タンパ内周（スタンパ裏面）を吸着する。一方、スタン
パ外周には、従来の金型と同様に真空吸着機構が設けら
れており、この両者の作用によってより確実にスタンパ
を金型本体に保持できる。スタンパ内周に真空吸着機構
を設けた理由は以下による。即ち、本発明がなされた当
初の試作金型には、スタンパ内周部に吸着機構は配置さ
れていなかった。しかし、様々な成形条件下で本発明の
金型の機能を実験的に確認したところ、ハイサイクル成
形時に成形基板品質の悪化が明らかとなった。特に、光
ディスク成形基板３０の内周部に転写した情報パターン
の破損が顕著となり、その結果信号品質上の悪化が認め
られた。この原因を調査したところ、ハイサイクル成形
における金型本体(鏡面ブロック)の温度と金型中心部材
(スプルブッシュ)との温度差に起因していることが判明
した。すなわち、両者の温度差がスタンパ取付け時に与
えた温度差とほぼ同等の温度差となったため、スタンパ
内周部を保持する力が激減し、基板離型時にスタンパが
金型本体から浮き上がってしまい、基板の情報面と再接
触して成形基板上の情報パターンを破損していることが
判明した。本発明のスタンパ吸引用の空隙５５は、上記
対策として発案された機構である。このように空隙５５
を介して負圧吸引してスタンパを金型本体に固定し続け
るように構成した結果、成形条件上の制約はなくなり、
広い設定条件幅に対応でき、連続成形安定性の高い金型
となった。

【００１１】一方、スタンパを金型本体から取り外す場
合には、金型を開放してから、前述した保持治具５０に
よりスタンパ２５と共に内周保持部材２７を金型本体か
ら取り外す。外した内周保持部材を前述のスタンパ着脱
装置４０に載置し、赤外線ランプ４５によりスタンパ２
５を加熱する。この時、内周保持部材も同時に加熱され
るが、熱容量の関係からスタンパの方が早く昇温するた
め、取り付け時と同等の寸法関係になり、スタンパ取り
外しに適した充分な間隙が形成される。所定時間加熱の
後、内周保持部材２８をスタンパ２５から外すことが出
来る。この着脱作業により、スタンパは何度でも再使用
することが出来る。このような金型、特に上記スタンパ
と内周保持部材との取付方法によって組み付けられたス
タンパを組み込んだ金型によって成形された成形基板
は、完全に平坦な接着面を有したものとなる。そして、
このような成形基板を貼合せることによって得られた光
ディスクは、内周を含む広範囲の接着領域を確保でき、
情報領域が正しく転写された信頼性の高いものとなる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、金型内周部に設けた突起にスタンパ内径を嵌合
する平坦な光ディスク成形基板成形用の金型であって
も、成形基板内周部でバリが発生しない金型が得られ
る。請求項２の発明によれば、前記金型において、良好
な成形基板品質が確保でき、スタンパ内径と嵌合相手の
円筒突起外径との最適寸法差が得られる。請求項３の発
明によれば、前記金型において、内周保持部材が金型本
体から着脱自在になっていることから、作業効率が向上
する構造が得られる。請求項４の発明によれば、円筒突
起の外径寸法よりも、スタンパ内周を小さく設定したに
も拘わらず、スタンパに変形を与えない嵌合方法が得ら
れる。請求項５の発明によれば、前記嵌合方法におい
て、最適な作業条件が得られる。請求項６の発明によれ
ば、前記金型で各種成形条件下において、連続成形安定
性が確保できる金型構造が得られる。請求項７の発明に
よれば、上記スタンパ取り付け方法によりセットされた
金型により成形基板を成形することにより、完全に平坦
な接着面を有する成形基板が得られる。請求項８の発明
によれば、上記成形基板を貼合せ型メディアに用いれ
ば、広範囲の接着領域が確保でき、信頼性の高いメディ
アが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施形態に係る
金型の要部構成を示す断面図、及びその要部拡大図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）はスタンパの内周に内周保持
部材の円筒突起を嵌合する手順を示す斜視図、及び嵌合
した状態を示す要部拡大図。

【図３】本発明に係る金型を用いた成形を開始する前の
セッティング手順を示す図。

【図４】スタンパと内周保持部材とを組み付けたユニッ
トを保持する方法を示す図。

【図５】前記ユニットを金型に組み込む手順を示す図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は従来の金型の要部断面図、
及び得られた成形基板の貼合せ状態を示す図。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は他の従来例に係る金型の要
部断面図、及び要部拡大図。

【図８】従来例の欠点を示す図。

【符号の説明】

２１ 金型、２２ 固定金型、２３ 可動金型、２４
キャビティ、２５ 環状スタンパ、２７ 内周保持部材
（スタンパインナーホルダ）、２８ 円筒突起、３０
光ディスク成形基板、４０ 着脱装置、４１、４２ 支
持部材、４５ 赤外線ランプ（加熱手段）、５０ 保持
治具、５５ 空隙。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定金型と、該固定金型との間でキャビ
   ティを形成する可動金型と、該キャビティ内に着脱自在
   に固定され且つ凹凸状の転写情報を片面に備えた環状ス
   タンパと、該環状スタンパの内周に嵌合する円筒突起を
   備え且ついずれか一方の金型に固定された内周保持部材
   と、を備え、該キャビティ内に溶融樹脂材料を充填して
   環状スタンパ上の転写情報を転写した光ディスク成形基
   板を成形する成形金型であって、 前記環状スタンパの内径ｄ１と、前記内周保持部材の円
   筒突起の外径ｄ２との寸法関係が室温環境下で、ｄ１＜
   ｄ２となるように設定したことを特徴とする光ディスク
   成形金型。
2. 【請求項２】 前記環状スタンパの内径ｄ１と、前記内
   周保持部材の円筒突起の外径ｄ２との寸法差が、１０μ
   ｍ以内であることを特徴とする請求項１に記載の光ディ
   スク成形金型。
3. 【請求項３】 前記環状スタンパの内周に嵌合する円筒
   突起を備えた内周保持部材は、前記固定金型と可動金型
   のいずれか一方に対して着脱自在に固定されていること
   を特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の光
   ディスク成形金型。
4. 【請求項４】 前記内周保持部材の円筒突起を前記環状
   スタンパの内周に嵌合する際に、環状スタンパ内周を加
   熱膨張させて前記円筒突起と嵌合させ、その後室温環境
   下まで冷却することを特徴とする請求項１、２又は３の
   いずれか一項に記載の光ディスク成形金型のセット方
   法。
5. 【請求項５】 前記環状スタンパの内周を加熱膨張させ
   る際に、前記円筒突起に対する環状スタンパ内周の温度
   差を４０℃以上としたことを特徴とする請求項４に記載
   の光ディスク成形金型のセット方法。
6. 【請求項６】 前記環状スタンパの内周に嵌合する円筒
   突起を備えた内周保持部材の外周面と、前記環状スタン
   パを保持する金型との間に環状スタンパ裏面と連通する
   空隙を備え、該空隙から負圧を導入して環状スタンパ裏
   面を該金型に吸引保持することを特徴とする請求項１、
   ２、３、４又は５のいずれか一項に記載の光ディスク成
   形金型。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４、５又は６のいず
   れか一項に記載の光ディスク成形金型にて成形されたこ
   とを特徴とする光ディスク成形基板。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の光ディスク成形基板を
   ２枚貼合せて作製されたことを特徴とする貼合せ型光デ
   ィスク。