JP2004195756A - Mold for optical disk substrate - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スタンパに形成した凹凸を転写させる光ディスク基板用金型に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の金型としては、金型のコアの成形面にシートを介してスタンパを取り付けてキャビティ内圧が十分伝達されるまでは射出された溶融樹脂の熱が奪われないようにして成形基板の複屈折と転写性を向上させることが開示されている(例えば特許文献1参照)。材質としては、アルミニウムまたは銅、あるいは合成樹脂(例えば特許文献1)やセラミック(例えば特許文献2参照)がある。
【0003】
図1に従来の金型の断面図を示す。金型は固定金型1と可動金型2の嵌合する1つから構成される。ここでは、情報の凹凸を形成したスタンパ3を固定金型1に装着する場合を示す。
【0004】
固定金型1には中央部に溶融樹脂が流入するスプル部を持つスプルブッシュ4がある。スプルブッシュ4の周りにはスタンパホルダー5があり、スタンパ3の内側を保持している。スタンパ3の外周側には外周リング7があってスタンパ3の外側を保持している。スタンパ3の裏面には断熱材8があり、この断熱材8はスタンパ3と共に先のスタンパホルダー5と外周リング7によって固定側鏡面盤6に装着される。
【0005】
ここで、断熱材8はスタンパ3からの熱の伝導を遅らせる働きをする。固定側鏡面盤6は固定側基盤9に取り付けられている。固定側鏡面盤6の外周側には固定側突き当てリング17がある。
【0006】
可動金型2は、内側から、エジェクタピン10、カットパンチ11、エジェクタスリーブ12、可動側固定ブッシュ13、可動側鏡面盤14がある。可動側鏡面盤14は可動側基盤15に取り付けられている。
【0007】
可動金型2の最外周には可動側突き当てリング16があり、可動側基盤15に取り付けられており、固定側基盤9に取り付けられた固定側突き当てリング17と突き当たることで位置出しを行う。
【0008】
従来の金型でスタンパ以外の箇所に低熱伝導部材を設けた金型としては、キャビティ表面にセラミックまたは合成樹脂を設けることでヒケをなくして表面光沢や微細な凹凸を転写することが開示されている(例えば特許文献3参照)。また、キャビティの周端部を形成する環状部材にセラミックを用いて基板周端部にヒケや反りの発生しない基板を提供することが開示されている(例えば特許文献4参照)
【0009】
【特許文献1】
特開昭62−005824号公報
【0010】
【特許文献2】
特開平05−038721号公報
【0011】
【特許文献3】
特開平06−218769号公報
【0012】
【特許文献4】
特開昭63−074618号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
射出成形では金型内に溶融樹脂を流入させるためキャビティ表面の部材は急激な温度の上昇や下降が生じる。また、金型を閉じた後に型締力を発生させてスタンパ上の凹凸を転写させるので金型部材は衝撃を受ける。
【0014】
これに対してスタンパと鏡面盤との間、もしくはキャビティ表面に断熱材を用いているが、断熱材の材料としてセラミックを用いると脆くて衝撃に弱く割れやすい。また、合成樹脂は熱可塑性樹脂では軟らかく、熱硬化性樹脂では脆くて衝撃に弱い。金属としてアルミニウムや銅が特許文献1に開示されているが、これらの材料の場合は軟らかく強度が弱いという問題がある。
【0015】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、衝撃に強く強度が十分な断熱材を用いた光ディスク基板用金型を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の第1番目の光ディスク基板用金型は、少なくとも一方にスタンパを装着した一対の嵌合する金型であって、キャビティ表面の少なくとも一部を形成する部材を、熱伝導率がスタンパ以外の他のキャビティ表面を形成する部材の2/3以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材で形成することを特徴とする。
【0017】
本発明の第2番目の光ディスク基板用金型は、少なくとも一方にスタンパを装着した一対の嵌合する金型であって、キャビティ表面の少なくとも一部を形成する部材を、熱伝導率が13W/mK以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材で形成することを特徴とする。
【0018】
本発明の第3番目の光ディスク基板用金型は、少なくとも一方にスタンパを装着した一対の嵌合する金型であって、前記スタンパと前記スタンパを装着する側の温度調整用媒体を流した鏡面部材との間に、熱伝導率が前記鏡面部材の3/4以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材を配設することを特徴とする。
【0019】
本発明の第4番目の光ディスク基板用金型は、少なくとも一方にスタンパを装着した一対の嵌合する金型であって、スタンパと金型表面との間に熱伝導率が15W/mK以下である低熱伝導金属部材を配設することを特徴とする。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明は、衝撃に強く強度が十分な断熱材を用いた光ディスク基板用金型である。このため、キャビティ表面の少なくとも一部を形成する部材を低熱伝導金属部材とする。前記低熱伝導金属部材としては、チタンを主成分とする材料が好ましい。ここで「主成分」とは、70重量%以上をいう。
【0021】
また、前記低熱伝導金属材料は、アルミニウムまたはバナジウムを含有することが好ましい。好ましい含有量は、2〜7重量%の範囲である。
【0022】
前記低熱伝導金属部材の厚みは、0.5mm以上3mm以下の範囲が好ましい。また、前記低熱伝導金属部材のキャビティ表面の粗さを0.4S以下とすることが好ましい。
【0023】
また、低熱伝導金属部材のキャビティ側面の粗さを0.1S以下とすることが好ましい。
【0024】
また、低熱伝導金属部材のスタンパとの接触面の粗さを0.4S以下とすることが好ましい。
【0025】
本発明の具体的実施の形態について、以下に図を用いて詳細に説明する。
【0026】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1に用いる光ディスク基板用金型の構成は、図1に示した従来の断熱構造と同じである。金型は固定金型1と可動金型2とからなる。スタンパ3は固定金型1に装着している。
【0027】
固定金型1には中央部に溶融樹脂が流入するスプル部を持つスプルブッシュ4がある。スプルブッシュ4の周りにはスタンパホルダー5があり、スタンパ3の内側を保持している。スタンパ3の外周側には外周リング7があってスタンパ3の外側を保持している。スタンパ3の裏面には断熱材8があり、この断熱材8はスタンパ3と共に先のスタンパホルダー5と外周リング7によって固定側鏡面盤6に装着される。固定側鏡面盤6には温度調整用の流体を流す溝が設けられていて、固定側基盤9に取り付けられている。また、固定側鏡面盤6の外周側には固定側突き当てリング17がある。
【0028】
可動金型2は、内側から、エジェクタピン10、カットパンチ11、エジェクタスリーブ12、可動側固定ブッシュ13、可動側鏡面盤14がある。カットパンチ11は成形品に内孔を形成するためのものである。エジェクタピン10とエジェクタスリーブ12は成形品を金型から取り出す際に、それぞれ、スプルと成形品とを押し出す働きをする。可動側鏡面盤14にも固定側鏡面盤6と同様に温度調整用の流体を流す溝が設けられていて、可動側基盤15に取り付けられている。20はキャビティである。
【0029】
可動金型2の最外周には可動側突き当てリング16があり、可動側基盤15に取り付けられている。この可動側突き当てリング16は、固定側基盤9に取り付けられた固定側突き当てリング17と突き当たることで位置出しを行う。
【0030】
光ディスク基板用金型の材料は錆ないようにステンレス鋼からできている場合が多い。この場合の熱伝導率は20〜25W/mKである。スタンパ3はニッケルからできており、熱伝導率は約90W/mKである。断熱材8としてはステンレス鋼より低い熱伝導率の金属としてチタン合金を選んだ。チタン合金としては主成分(70重量%以上)がチタンで、アルミニウムやバナジウムを含む(2〜7重量%)ものが薄板に仕上げやすい。熱伝導率は7〜12W/mKである。
【0031】
断熱材8の厚さは他の金型部材同様用に精度が必要である。特に面内ばらつきを抑制するために平行度も重要である。しかし、0.5mmより薄いと、厚み精度や平行度などの機械加工精度を出しにくい。このため0.5mmより厚く作製するのが好ましい。また、転写に必要な金型温度と断熱材の厚みとの関係を調べるためにシミュレーションでスタンパの到達温度がポリカーボネート樹脂のガラス転移温度より高い150℃ないし160℃になる金型温度を計算した結果、厚さが2mm以上になるとスタンパがこの特定の到達温度になる場合の金型温度がほぼ飽和する。したがって、断熱板の厚みは2mm以下が好ましく、さらに好ましくは3mm以下もあれば十分である。そこで、断熱材の厚さは0.5mm以上3mm以下が好適である。
【0032】
断熱材を熱伝導率10W/mK、厚み2mmのチタン合金で作製し、他の部材をステンレス鋼で作製した。スタンパにはピットが形成されており、形状はトラックピッチ0.20μm、ピットピッチ0.24μm、ピット長80〜160nm、深さ65nmのものを用いた。
【0033】
直径120mm、厚さ1.1mmの基板をポリカーボネート樹脂で作製した。最大射出速度250mm/s、最大型締め力30トン、成形サイクル10秒で射出成形した。
【0034】
半径58mmで十分な転写が得られる金型温度は、断熱材8がある時が70℃以上であるのに対して、断熱材8がない通常の場合が90℃以上であり、転写する下限の金型温度は下がった。
【0035】
金型内に流入する樹脂の粘度を下げて流れやすくするため樹脂は最高で400℃近傍まで加熱される。金型内のキャビティ面はこの溶融した樹脂で加熱され、最高で200℃近傍まで温度が上昇する。そこで、金型部材の融点は形状を安定して維持する上で400℃以上は必要である。チタン合金の融点は約1600℃である。
【0036】
また、機械的衝撃や型締力に耐える安定な形状を維持するには、引張強度が300MPa以上必要である。チタン合金の引張強度は800MPa以上である。金型が断熱材8以外はステンレス鋼からなる場合に、シミュレーションで断熱材8の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めると、通常の全部がステンレス鋼からなる場合の転写下限の金型温度より10K以上低い金型温度で転写するのは断熱材の熱伝導率が15W/mK以下の場合であった。
【0037】
上記の金型は部材の殆どがステンレス鋼でできている場合であるが、金型は炭素鋼等の他の鋼鉄でもアルミニウム合金でも作製できる。この場合、転写下限の金型温度は断熱材8と他の部材との熱伝導率の比で決まる。そこで、断熱材8の厚みを2mmに固定してシミュレーションで断熱材の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めた。すると、通常の全部が同一材からなる場合の転写下限の金型温度より10K以上低い金型温度で転写するのは断熱材8の熱伝導率が断熱材8以外の部材の熱伝導率の3/4倍以下の場合であった。
【0038】
例えば、断熱材8以外がアルミニウム合金で断熱材8がニッケル、鋼鉄、黄銅、青銅、ステンレス鋼等がある。
【0039】
これまでは断熱材8以外の金型部材が全て同じ材料の場合を取扱ったが、断熱材8と接しており温調されている固定側鏡面盤6の材料の熱伝導率が支配的であった。すなわち、断熱材8の熱伝導率が断熱材8に接する固定側鏡面盤6の熱伝導率の3/4倍以下の場合に断熱材8がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0040】
同様に、断熱材8の熱伝導率が15W/mK以下であり断熱材8の下の固定側鏡面盤6がステンレス鋼でできている場合は断熱材8がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0041】
本発明の金型では断熱材8がスタンパ3の最高到達温度より十分高い融点を持ち、セラミックに比べて延性があって、剛性も十分ある金属であるため、成形中に断熱材が破損することはなく、金型強度は十分であった。
【0042】
次に断熱材8の表面粗さについて調べた。スタンパ3の厚さは0.3mmほどであるため断熱材8の表面に傷や凹凸等があると成形した基板に転写される。表面粗さが最大粗さで0.4μm以下であれば鏡面スタンパを用いて成形した場合に成形基板の表面粗さは一定で変わらないことから、この表面粗さの範囲であれば成形基板にスタンパ3を通して転写されない。
【0043】
実施の形態1ではスタンパ3を固定金型1側に装着する場合について示したが、スタンパ3は可動金型2の方に装着しても良いし、固定金型1と可動金型2の両方に装着しても良い。同様に、断熱材8も固定金型1側でなく、可動金型2側に装着されたスタンパ3の裏側に設けても構わない。
【0044】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2に用いる光ディスク基板用金型の構成を図2に示す。図1と比べて図2ではスタンパ3の裏面に断熱材8はなく、スタンパ3を装着したのとは反対側、すなわち、ここでは可動金型2側で、可動側鏡面盤14のキャビティ側の面に断熱材18を設けている。この断熱材18は着脱の必要がないため、可動側鏡面盤14と溶着している。
【0045】
この場合は、転写にかかわるスタンパ3の熱伝導には直接は働かないが、金型内に流入した溶融樹脂の冷却が遅れるため溶融樹脂によってスタンパ3が温められる時間が長くなり転写が良化する。
【0046】
実施の形態2でも断熱材18の厚さは他の金型部材同様用に精度が必要である。特に面内ばらつきを抑制するために平行度も重要である。しかし、0.5mmより薄いと厚み精度や平行度などの機械加工精度を出しにくい。このため0.5mmより厚く作製する必要がある。また、金型温度と断熱材の厚みとの関係を調べるためにシミュレーションで金型温度を一定にして断熱材の到達温度を計算した結果、厚さが2mm以上になると断熱材の到達温度がほぼ飽和する。したがって、断熱板の厚みは2mm以下、好ましくは3mm以下もあれば十分である。そこで、断熱材の厚さは0.5mm以上3mm以下が好適である。
【0047】
断熱材18を熱伝導率10W/mK、厚み2mmのチタン合金で作製し、他の部材をステンレス鋼で作製した。スタンパにはピットが形成されており、形状はトラックピッチ0.20μm、ピットピッチ0.24μm、ピット長80〜160nm、深さ65nmのものを用いた。
【0048】
直径120mm、厚さ1.1mmの基板をポリカーボネート樹脂で作製した。最大射出速度250mm/s、最大型締め力30トン、成形サイクル10秒で射出成形した。
【0049】
半径58mmで十分な転写が得られる金型温度は、断熱材18がない通常の場合が90℃以上であり、断熱材18がある時が75℃以上であった。
【0050】
金型内に流入する樹脂の粘度を下げて流れやすくするため樹脂は最高で400℃近傍まで加熱される。金型内のキャビティ面はこの溶融した樹脂で加熱され、最高で200℃近傍まで温度が上昇する。そこで、金型部材の融点は形状を安定して維持する上で400℃以上は必要である。
【0051】
また、機械的衝撃や型締力に耐ええる安定な形状を維持するには引張強度が300MPa以上必要である。
【0052】
金型が断熱材18以外はステンレス鋼からなる場合に、シミュレーションで断熱材18の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めると、通常の全部がステンレス鋼からなる場合の転写下限の金型温度より10K低い金型温度で転写するのは断熱材18の熱伝導率が13W/mK以下の場合であった。
【0053】
上記の金型は部材の殆どがステンレス鋼でできている場合であるが、金型は炭素鋼等の他の鋼鉄でもアルミニウム合金でも作製できる。この場合も転写下限の金型温度は断熱材18と他の部材との熱伝導率の比で決まる。そこで、断熱材18の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めると、通常の全部が同一材からなる場合の転写下限の金型温度より10K以上低い金型温度で転写するのは断熱材18の熱伝導率が断熱材18以外の部材の熱伝導率の2/3倍以下の場合であった。
【0054】
例えば、断熱材18以外がアルミニウム合金で断熱材18がニッケル、鋼鉄、黄銅、青銅、ステンレス鋼等がある。
【0055】
これまでは断熱材18以外の金型部材が全て同じ材料の場合を取扱ったが、断熱材18と同様にキャビティ近傍の部材、特に温調されている可動側鏡面盤14の材料の熱伝導率が支配的であった。すなわち、断熱材18の熱伝導率が断熱材18の下の可動側鏡面盤14の熱伝導率の2/3倍以下の場合に断熱材18がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0056】
同様に、断熱材18の熱伝導率が13W/mK以下であり断熱材18の下の可動側鏡面盤14がステンレス鋼でできている場合は断熱材18がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0057】
本発明の金型では断熱材18がスタンパ3の最高到達温度より十分高い融点を持ち、セラミックに比べて延性があって、剛性も十分ある金属であるため、成形中に断熱材18が破損することはなく、金型強度は十分であった。
【0058】
次に断熱材18の表面状態であるが、断熱材18の表面に傷や凹凸等があると成形した基板に転写される。そこで、断熱材18がある側が光ディスクの再生面側になる場合は断熱材18の表面粗さは、最大粗さで0.1μm以下が好ましかった。
【0059】
実施の形態2では断熱材18は可動側鏡面部材14のキャビティ表面に用いたが、スタンパ3が可動金型2に装着する場合は、もちろん、固定側鏡面盤6のキャビティ表面に用いればよい。ここでは可動側鏡面盤14と断熱材18とを溶着したが、もちろん、他の手段で固定しても良い。さらに、実施の形態2を実施の形態1に加えた金型構造でも良い。
【0060】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3に用いる光ディスク基板用金型の構成を図3に示す。図1と比べて図3ではスタンパ3の裏面に断熱材8はなく、外周リングを断熱材19と外周リング7から形成している。
【0061】
この断熱材19は着脱の必要がないため、外周リング7と溶着している。この場合は、転写にかかわるスタンパ3の熱伝導には直接は働かないが、金型内に流入した溶融樹脂の冷却が遅れるため溶融樹脂によってスタンパ3が温められる時間が長くなり転写が良化する。
【0062】
実施の形態3でも断熱材19の厚さは他の金型部材同様用に精度が必要である。しかし、0.5mmより薄いと厚み精度や平行度などの機械加工精度を出しにくい。このため0.5mmより厚く作製することが好ましい。また、金型温度と断熱材19の厚みとの関係を調べるためにシミュレーションで金型温度を一定にして断熱材19の到達温度を計算した結果、厚さが2mm以上になると断熱材19の到達温度がほぼ飽和した。
【0063】
断熱材19を熱伝導率10W/mK、厚み2mmのチタン合金で作製し、他の部材をステンレス鋼で作製した。スタンパ3にはピットが形成されており、形状はトラックピッチ0.20μm、ピットピッチ0.24μm、ピット長80〜160nm、深さ65nmのものを用いた。
【0064】
直径120mm、厚さ1.1mmの基板をポリカーボネート樹脂で作製した。最大射出速度250mm/s、最大型締め力30トン、成形サイクル10秒で射出成形した。半径58mmで十分な転写が得られる金型温度は、断熱材19がない通常の場合が90℃以上であり、断熱材19がある時が75℃以上であった。
【0065】
金型内に流入する樹脂の粘度を下げて流れやすくするため樹脂は最高で400℃近傍まで加熱される。金型内のキャビティ面はこの溶融した樹脂で加熱され、最高で200℃近傍まで温度が上昇する。そこで、金型部材の融点は形状を安定して維持する上で400℃以上は必要である。
【0066】
また、機械的衝撃や型締力に耐ええる安定な形状を維持するには引張強度が300MPa以上必要である。
【0067】
金型が断熱材19以外はステンレス鋼からなる場合に、シミュレーションで断熱材19の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めると、通常の全部がステンレス鋼からなる場合の転写下限の金型温度より10K低い金型温度で転写するのは断熱材19の熱伝導率が13W/mK以下の場合であった。
【0068】
上記の金型は部材の殆どがステンレス鋼でできている場合であるが、金型は炭素鋼等の他の鋼鉄でもアルミニウム合金でも作製できる。この場合も転写下限の金型温度は断熱材19と他の部材との熱伝導率の比で決まる。そこで、断熱材19の厚さを2mmに固定して断熱材19の熱伝導率を変えて転写下限の金型温度を求めると、通常の全部が同一材からなる場合の転写下限の金型温度より10K以上低い金型温度で転写するのは断熱材19の熱伝導率が断熱材19以外の部材の熱伝導率の2/3倍以下の場合であった。
【0069】
例えば、断熱材19以外がアルミニウム合金で断熱材19がニッケル、鋼鉄、黄銅、青銅、ステンレス鋼等がある。
【0070】
これまでは断熱材19以外の金型部材を全て同じ材料としたが、断熱材19と同様にキャビティ近傍の部材、特に温調されている可動側鏡面盤14の材料の熱伝導率が支配的であった。すなわち、断熱材19の熱伝導率が断熱材19と接する可動側鏡面盤14の熱伝導率の2/3倍以下の場合に断熱材19がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0071】
同様に、断熱材19の熱伝導率が13W/mK以下であり、断熱材19の下の可動側鏡面盤14がステンレス鋼でできている場合は、断熱材19がない場合に比べて転写下限の金型温度は10K以上下がった。
【0072】
本実施形態の金型では断熱材19がスタンパの最高到達温度より十分高い融点を持ち、セラミックに比べて延性があって、剛性も十分ある金属であるため、成形中に断熱材が破損することはなく、金型強度は十分であった。
【0073】
次に断熱材19の表面状態は、断熱材19の表面に傷や凹凸等があると成形した基板に転写される。また、断熱材19は可動側鏡面盤14と摺動する。そこで、断熱材19の表面粗さは最大粗さで0.4μm以下が好ましかった。
【0074】
本発明の実施の形態3では従来の外周リングが外周リング7と断熱材19とで構成されていたが、もちろん断熱材19だけで外周リング7を構成しても良い。
【0075】
本発明の実施の形態3に実施の形態1や実施の形態2を加えても良い。
【0076】
実施の形態2では断熱材18を可動側鏡面盤14のキャビティ表面に用いたが、もちろん、エジェクタピン10、カットパンチ11、エジェクタスリーブ12、可動側固定ブッシュ13、スプルブッシュ4、スタンパホルダー5の表面に用いても良いし、それ自体を断熱材で作製しても良い。
【0077】
【発明の効果】
本発明により、金型温度が低くても成形基板の転写が得られ、かつ、衝撃に強く強度が十分な光ディスク基板用金型が得られる。したがって、高密度スタンパを用いた成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1および従来例に用いる金型の構成を示す概略断面図
【図2】本発明の実施の形態2の構成を示す概略断面図
【図3】本発明の実施の形態3の構成を示す概略断面図
【符号の説明】
1 固定金型
2 可動金型
3 スタンパ
4 スプルブッシュ
5 スタンパホルダー
6 固定側鏡面盤
7 外周リング
8,18,19 断熱材
9 固定側基盤
10 エジェクタピン
11 カットパンチ
12 エジェクタスリーブ
13 可動側固定ブッシュ
14 可動側鏡面盤
15 可動側基盤
16 可動側突き当てリング
17 固定側突き当てリング
20 キャビティ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a mold for an optical disk substrate that transfers irregularities formed on a stamper.
[0002]
[Prior art]
In a conventional mold, a stamper is attached to a molding surface of a mold core via a sheet so that the heat of the injected molten resin is not taken away until the internal pressure of the cavity is sufficiently transmitted. It is disclosed that refraction and transferability are improved (for example, see Patent Document 1). Examples of the material include aluminum or copper, a synthetic resin (for example, Patent Document 1), and a ceramic (for example, see Patent Document 2).
[0003]
FIG. 1 shows a sectional view of a conventional mold. The mold includes one in which the fixed
[0004]
The
[0005]
Here, the
[0006]
The
[0007]
A movable
[0008]
As a mold provided with a low heat conductive member at a place other than the stamper in a conventional mold, it is disclosed that surface gloss and fine irregularities are transferred by eliminating ceramic sinks by providing ceramic or synthetic resin on the cavity surface. (For example, see Patent Document 3). Further, it is disclosed that a ceramic is used for an annular member forming a peripheral end of a cavity to provide a substrate free from sink marks and warpage at the peripheral end of the substrate (for example, see Patent Document 4).
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-005824
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-038721
[Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-218768
[Patent Document 4]
JP-A-63-074618
[Problems to be solved by the invention]
In the injection molding, the temperature of the members on the surface of the cavity rapidly rises and falls because the molten resin flows into the mold. Further, after the mold is closed, a mold clamping force is generated to transfer the irregularities on the stamper, so that the mold member receives an impact.
[0014]
On the other hand, a heat insulating material is used between the stamper and the mirror-finished surface or on the cavity surface. However, if ceramic is used as the heat insulating material, it is brittle, weak to impact, and easily broken. The synthetic resin is soft as a thermoplastic resin, and brittle as a thermosetting resin and is vulnerable to impact.
[0015]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a mold for an optical disk substrate using a heat-insulating material that is strong against impact and has sufficient strength in order to solve the conventional problem.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a first mold for an optical disk substrate of the present invention is a pair of fitting molds each having a stamper mounted on at least one side thereof, and a member forming at least a part of a cavity surface. It is characterized by being formed of a low heat conductive metal member having a thermal conductivity of 2/3 or less of the member forming the cavity surface other than the stamper, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more.
[0017]
A second mold for an optical disk substrate according to the present invention is a pair of fitting molds each having a stamper mounted on at least one of the molds, and a member forming at least a part of the cavity surface has a thermal conductivity of 13 W / It is characterized by being formed of a low heat conductive metal member having a mK or less, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more.
[0018]
A third optical disk substrate mold according to the present invention is a pair of fitting molds each having a stamper mounted on at least one of the molds, and has a mirror surface on which the stamper and the temperature adjusting medium on the side to which the stamper is mounted flow. A low thermal conductive metal member having a thermal conductivity of 3/4 or less, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more is provided between the member and the mirror surface member.
[0019]
A fourth mold for an optical disk substrate according to the present invention is a pair of fitted molds having a stamper mounted on at least one of them, and has a thermal conductivity of 15 W / mK or less between the stamper and the mold surface. It is characterized in that a certain low heat conductive metal member is provided.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention is a mold for an optical disk substrate using a heat-insulating material that is strong against impact and has sufficient strength. Therefore, a member that forms at least a part of the cavity surface is a low heat conductive metal member. As the low thermal conductive metal member, a material containing titanium as a main component is preferable. Here, “main component” refers to 70% by weight or more.
[0021]
Further, it is preferable that the low thermal conductive metal material contains aluminum or vanadium. The preferred content is in the range of 2 to 7% by weight.
[0022]
The thickness of the low heat conductive metal member is preferably in the range of 0.5 mm or more and 3 mm or less. Preferably, the roughness of the cavity surface of the low thermal conductive metal member is 0.4 S or less.
[0023]
Further, it is preferable that the roughness of the side surface of the cavity of the low thermal conductive metal member be 0.1 S or less.
[0024]
Further, it is preferable that the roughness of the contact surface of the low heat conductive metal member with the stamper be 0.4 S or less.
[0025]
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0026]
(Embodiment 1)
The configuration of the optical disk substrate mold used in the first embodiment of the present invention is the same as the conventional heat insulating structure shown in FIG. The mold includes a fixed
[0027]
The
[0028]
The
[0029]
A movable-
[0030]
The material of the optical disk substrate mold is often made of stainless steel so as not to rust. The thermal conductivity in this case is 20 to 25 W / mK. The
[0031]
The thickness of the
[0032]
The heat insulating material was made of a titanium alloy having a thermal conductivity of 10 W / mK and a thickness of 2 mm, and the other members were made of stainless steel. Pits are formed on the stamper, and the stamper has a track pitch of 0.20 μm, a pit pitch of 0.24 μm, a pit length of 80 to 160 nm, and a depth of 65 nm.
[0033]
A substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 1.1 mm was made of a polycarbonate resin. The injection molding was performed at a maximum injection speed of 250 mm / s, a maximum clamping force of 30 tons, and a molding cycle of 10 seconds.
[0034]
The mold temperature at which a sufficient transfer can be obtained with a radius of 58 mm is 70 ° C. or higher when the
[0035]
The resin is heated to a maximum of around 400 ° C. in order to lower the viscosity of the resin flowing into the mold and make it easier to flow. The cavity surface in the mold is heated by the molten resin, and the temperature rises up to around 200 ° C. at the maximum. Therefore, the melting point of the mold member needs to be 400 ° C. or higher in order to stably maintain the shape. The melting point of the titanium alloy is about 1600 ° C.
[0036]
Further, in order to maintain a stable shape that can withstand a mechanical impact and a mold clamping force, a tensile strength of 300 MPa or more is required. The tensile strength of the titanium alloy is 800 MPa or more. When the mold is made of stainless steel except for the
[0037]
Although the above-mentioned mold is a case where most of the members are made of stainless steel, the mold can be made of another steel such as carbon steel or an aluminum alloy. In this case, the mold temperature at the lower transfer limit is determined by the ratio of the thermal conductivity between the
[0038]
For example, the material other than the
[0039]
So far, the case where all the mold members other than the
[0040]
Similarly, when the thermal conductivity of the
[0041]
In the mold of the present invention, since the
[0042]
Next, the surface roughness of the
[0043]
In the first embodiment, the case where the
[0044]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows the configuration of the optical disk substrate mold used in the second embodiment of the present invention. Compared to FIG. 1, in FIG. 2, there is no
[0045]
In this case, it does not directly work on the heat conduction of the
[0046]
Also in the second embodiment, the thickness of the heat insulating material 18 needs to be as precise as other mold members. In particular, parallelism is also important for suppressing in-plane variation. However, if it is thinner than 0.5 mm, it is difficult to obtain machining accuracy such as thickness accuracy and parallelism. For this reason, it is necessary to manufacture it thicker than 0.5 mm. In addition, in order to investigate the relationship between the mold temperature and the thickness of the heat-insulating material, the ultimate temperature of the heat-insulating material was calculated by making the mold temperature constant by simulation. Saturates. Therefore, it is sufficient that the thickness of the heat insulating plate is 2 mm or less, preferably 3 mm or less. Therefore, the thickness of the heat insulating material is preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
[0047]
The heat insulating material 18 was made of a titanium alloy having a thermal conductivity of 10 W / mK and a thickness of 2 mm, and the other members were made of stainless steel. Pits are formed on the stamper, and the stamper has a track pitch of 0.20 μm, a pit pitch of 0.24 μm, a pit length of 80 to 160 nm, and a depth of 65 nm.
[0048]
A substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 1.1 mm was made of a polycarbonate resin. The injection molding was performed at a maximum injection speed of 250 mm / s, a maximum clamping force of 30 tons, and a molding cycle of 10 seconds.
[0049]
The mold temperature at which a sufficient transfer was obtained with a radius of 58 mm was 90 ° C. or higher in a normal case without the heat insulating material 18, and was 75 ° C. or higher in the case with the heat insulating material 18.
[0050]
The resin is heated to a maximum of around 400 ° C. in order to lower the viscosity of the resin flowing into the mold and make it easier to flow. The cavity surface in the mold is heated by the molten resin, and the temperature rises up to around 200 ° C. at the maximum. Therefore, the melting point of the mold member needs to be 400 ° C. or higher in order to stably maintain the shape.
[0051]
In addition, a tensile strength of 300 MPa or more is required to maintain a stable shape that can withstand mechanical shock and mold clamping force.
[0052]
When the mold is made of stainless steel except for the heat insulating material 18, when the thermal conductivity of the heat insulating material 18 is changed by simulation to determine the mold temperature of the lower transfer limit, the lower limit of the transfer temperature when the normal whole is made of stainless steel is obtained. The transfer at a mold temperature 10 K lower than the mold temperature was performed when the thermal conductivity of the heat insulating material 18 was 13 W / mK or less.
[0053]
Although the above-mentioned mold is a case where most of the members are made of stainless steel, the mold can be made of another steel such as carbon steel or an aluminum alloy. Also in this case, the mold temperature at the lower transfer limit is determined by the ratio of the thermal conductivity between the heat insulating material 18 and other members. Therefore, when the mold temperature of the lower transfer limit is obtained by changing the thermal conductivity of the heat insulating material 18, the transfer at the mold temperature lower by 10K or more than the mold temperature of the lower transfer limit when all the members are made of the same material is usually used. In this case, the heat conductivity of the heat insulating material 18 was not more than 2/3 times the heat conductivity of members other than the heat insulating material 18.
[0054]
For example, there is an aluminum alloy other than the heat insulating material 18 and the heat insulating material 18 is nickel, steel, brass, bronze, stainless steel, or the like.
[0055]
Up to now, the case where all the mold members other than the heat insulating material 18 are made of the same material has been handled. However, similarly to the heat insulating material 18, the heat conductivity of the members near the cavity, especially the material of the
[0056]
Similarly, when the thermal conductivity of the heat insulating material 18 is 13 W / mK or less and the
[0057]
In the mold of the present invention, since the heat insulating material 18 has a melting point sufficiently higher than the maximum temperature of the
[0058]
Next, regarding the surface state of the heat insulating material 18, if the surface of the heat insulating material 18 has scratches or irregularities, it is transferred to the molded substrate. Therefore, when the side where the heat insulating material 18 is located is the reproduction surface side of the optical disk, the surface roughness of the heat insulating material 18 is preferably 0.1 μm or less in maximum roughness.
[0059]
In the second embodiment, the heat insulating material 18 is used on the cavity surface of the
[0060]
(Embodiment 3)
FIG. 3 shows the configuration of the optical disk substrate mold used in the third embodiment of the present invention. Compared to FIG. 1, in FIG. 3, the
[0061]
Since the
[0062]
Also in the third embodiment, the thickness of the
[0063]
The
[0064]
A substrate having a diameter of 120 mm and a thickness of 1.1 mm was made of a polycarbonate resin. The injection molding was performed at a maximum injection speed of 250 mm / s, a maximum clamping force of 30 tons, and a molding cycle of 10 seconds. The mold temperature at which a sufficient transfer was obtained with a radius of 58 mm was 90 ° C. or higher in a normal case without the
[0065]
The resin is heated to a maximum of around 400 ° C. in order to lower the viscosity of the resin flowing into the mold and make it easier to flow. The cavity surface in the mold is heated by the molten resin, and the temperature rises up to around 200 ° C. at the maximum. Therefore, the melting point of the mold member needs to be 400 ° C. or higher in order to stably maintain the shape.
[0066]
In addition, a tensile strength of 300 MPa or more is required to maintain a stable shape that can withstand mechanical shock and mold clamping force.
[0067]
When the mold is made of stainless steel except for the
[0068]
Although the above-mentioned mold is a case where most of the members are made of stainless steel, the mold can be made of another steel such as carbon steel or an aluminum alloy. Also in this case, the mold temperature at the lower transfer limit is determined by the ratio of the thermal conductivity between the
[0069]
For example, the material other than the
[0070]
Until now, all the mold members other than the
[0071]
Similarly, when the thermal conductivity of the
[0072]
In the mold of the present embodiment, the
[0073]
Next, the surface state of the
[0074]
In the third embodiment of the present invention, the conventional outer ring is constituted by the
[0075]
[0076]
In the second embodiment, the heat insulating material 18 is used for the cavity surface of the movable-side
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to obtain a mold for an optical disk substrate which can transfer a molded substrate even at a low mold temperature and has sufficient strength against impact. Therefore, molding using a high-density stamper becomes possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a mold used in a first embodiment of the present invention and a conventional example. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention. Schematic sectional view showing the structure of the third embodiment.
REFERENCE SIGNS
Claims (10)
キャビティ表面の少なくとも一部を形成する部材を、熱伝導率がスタンパ以外の他のキャビティ表面を形成する部材の2/3以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材で形成することを特徴とする光ディスク基板用金型。A pair of mating dies with a stamper mounted on at least one,
The member forming at least a part of the cavity surface is a low heat conductive metal member having a thermal conductivity of 2/3 or less of a member forming the cavity surface other than the stamper, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more. A mold for an optical disc substrate characterized by being formed.
キャビティ表面の少なくとも一部を形成する部材を、熱伝導率が13W/mK以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材で形成することを特徴とする光ディスク基板用金型。A pair of mating dies with a stamper mounted on at least one,
A mold for an optical disc substrate, wherein a member forming at least a part of a cavity surface is formed of a low heat conductive metal member having a thermal conductivity of 13 W / mK or less, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more. .
前記スタンパと前記スタンパを装着する側の温度調整用媒体を流した鏡面部材との間に、熱伝導率が前記鏡面部材の3/4以下、引張強度が300MPa以上、融点が400℃以上の低熱伝導金属部材を配設することを特徴とする光ディスク基板用金型。A pair of mating dies with a stamper mounted on at least one,
Low heat having a thermal conductivity of 3 or less of the mirror member, a tensile strength of 300 MPa or more, and a melting point of 400 ° C. or more between the stamper and the mirror member on which the temperature adjusting medium on the side where the stamper is mounted is flown. A mold for an optical disk substrate, comprising a conductive metal member.
スタンパと金型表面との間に熱伝導率が15W/mK以下である低熱伝導金属部材を配設することを特徴とする光ディスク基板用金型。A pair of mating dies with a stamper mounted on at least one,
A mold for an optical disc substrate, wherein a low heat conductive metal member having a thermal conductivity of 15 W / mK or less is provided between a stamper and a mold surface.
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