JP2638695B2 - 射出成形用スタンパー - Google Patents

射出成形用スタンパー

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JP2638695B2
JP2638695B2 JP17416291A JP17416291A JP2638695B2 JP 2638695 B2 JP2638695 B2 JP 2638695B2 JP 17416291 A JP17416291 A JP 17416291A JP 17416291 A JP17416291 A JP 17416291A JP 2638695 B2 JP2638695 B2 JP 2638695B2
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仁志 磯野
歳一 長浦
博章 川村
賢二 太田
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Manufacturing Optical Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクのトラッキ
ング用案内溝、セクター番地を示すプリピットやホログ
ラム用の回折格子パターン等のような微細なサブミクロ
ンオーダーのパターンを有するプラスチック基板を射出
成形法により作製するのに用いるスタンパーに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は通常用いられている射出成形用ス
タンパーの製造工程を簡単に示したものである。図3に
おいて1はガラス原盤、2はレジストパターン、3は導
電膜、4は電鋳層、5はスタンパー原盤である。図3
(a) は所定のマスタリング工程を経たマスター原盤に導
電膜を形成したもので、電鋳工程を経て(図3(b) )、
ガラス原盤1から剥離後(図3(c) )、レジストパター
ン2を除去してスタンパー5とする。(図3(d) )。
【0003】光ディスクのトラッキング用案内溝、セク
ター番地を示すプリピットやホログラム用の回折格子パ
ターン等のような微細なサブミクロンオーダーのパター
ンを有するプラスチック基板は、ポリカーボネイト、ア
クリル、オレフィン系樹脂等の溶融樹脂を、上述した工
程で作製されたスタンパーが取り付けられた金型キャビ
ティ内へ注入し、加圧することによって、スタンパーに
形成された微細な形状をプラスチック基板表面へ転写す
ることで製造されている。
【0004】このような成形金型の断面模式図を図4に
示したが、図中5はスタンパー原盤、9は固定側金型、
10は可動側金型、11はスタンパー外周押え部材、1
2はスタンパー内周押え部材、13はスプールである。
図4に示すようにスタンパー5が押え部材11と12で
固定されて取り付けられる可動側金型10と固定側金型
9とから成り、金型が閉じた状態でキャビティーを形成
する。溶融樹脂は、スプール13よりキャビティー内へ
注入された後、所定圧力で加圧されてプラスチック基板
が成形される。
【0005】可動側金型はスタンパーと接触する部分
が、又固定側金型は溶融樹脂と接触する部分が鏡面に研
磨されており、さらにスタンパー裏面は可動側金型との
密着が良くなるよう鏡面に研磨されている。又、特開昭
60−149422に記載されているように、スタンパ
ー裏面と可動側金型との間に、非結晶性の固体炭化水素
を主成分とする物質や、メタン列炭化水素を主成分とす
る物質を設ける方法もある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】可動側金型のスタンパ
ーが取り付けられる部分とスタンパー裏面は、鏡面に研
磨されているが、Rmax =0.05μm程度の表面粗さ
があり、可動側金型とスタンパー裏面は完全に一体化し
て密着するわけではない。即ち可動側金型とスタンパー
裏面には、接触部分と非接触部分が存在し、非接触部分
は接触する部分に比べて熱伝導度が非常に小さくなり、
その結果スタンパーの温度分布が大きくなる。更にスタ
ンパーの取り付けられている可動側金型と、スタンパー
の取り付けられていない固定側金型との熱伝導度の差も
大きくなり、射出成形時のキャビティー内での溶融樹脂
の流れが不均一になる。さらに冷却速度の不均一をきた
し、成形されるプラスチック基板の機械的、光学的特性
を悪化させる結果となっている。
【0007】又、特開昭60−149422に記載され
ているスタンパー裏面と可動側金型との間に非結晶性の
固体炭化水素を主成分とする物質や、メタン列炭化水素
を主成分とする物質を設ける方法では、それら物質自身
の持つ熱伝導度が小さいため、可動側金型での熱伝導が
悪く、固定側金型と可動側金型との熱伝導の差を小さく
することができない。
【0008】さらに、スタンパーを鉛直方向に配置して
成形する場合には、固体炭化水素を主成分とする物質が
下方へ流れてしまう等の問題があった。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明はスタンパーの
裏面に形成される金属が射出成形時の可動側金型温度よ
りも高い融点で、100Hv以下のビッカース硬度であ
ることを特徴とする射出成形用スタンパーに関してであ
る。前述の諸課題を解決する手段を鋭意研究を重ねた結
果、次の3点が達成できる物質を開発できれば良いこと
が分かった。 1.スタンパ−裏面に敷設する物質は、スタンパー裏面
及び可動側金型への接触変形を増加させるため、ビッカ
ース硬度Hv100以下である必要がある。 2.射出成形中に溶融して流動しないよう、作動中の可
動側金型温度より、その物質の融点が高い必要がある。 3.スタンパー各部の温度分布を極小化するため、軟ら
かい物質を適用して接触部分を増加させると同時に熱伝
導率を上げる必要がある。例えば、スタンパー裏面金属
はビッカース硬度Hv=約200、可動側金型金属はビ
ッカース硬度Hv=約650である。この発明の物質が
これら金型金属と射出成形時に接触加圧して、本体金属
を傷つけることなく塑性変形するには、ビッカース硬度
Hvが100以下であることが必要である。このような
高融点(mpと略)、低ビッカース硬度(Hvと略)、
高熱伝導度(ρと略)を満たす物質を探索してきたとこ
ろ、特殊な金属がその条件を満足することが分かった。
即ちSn(Hv:60 mp:232℃ ρ:66.6
Wm -1-1 )、Sn−Pb合金(Hv:64 mp:
183℃ ρ:55.6Wm -1-1 )、Zn(Hv:
90 mp:419.4℃ ρ:120Wm-1-1)、
Sn−Zn合金(Hv:65 mp:198℃ ρ:7
4.6Wm-1-1)、Cu(Hv:60 mp:108
3℃ ρ:418Wm-1-1 )、Au(Hv:80
mp:1063℃ ρ:315Wm-1-1 )などであ
る。この発明の金属をスタンパー裏面動側金型に取り付
けて射出成形すれば、射出成形時の圧力で金属は容易に
塑性変形し、スタンパー裏面と可動側金型との間にあっ
た微小な隙間を埋めることができる。金属の隙間を埋め
ることにより熱伝導度がよくなり、結果としてスタンパ
ーが取り付けられた可動側金型の熱伝導度も良くなる。
そしてスタンパーの温度分布が小さくなると、可動側金
型と固定側金型との熱伝導度の差も小さくなり、機械
的、光学的特性に優れたプラスチック基板を成形するこ
とができる。
【0010】通常の可動金型の鏡面凹凸はRmax =0.
05μmまで研磨されているので、この発明金属厚さは
2〜20μmが適当である。厚さが30μm以上になる
と塑性変形時にスタンパーの平面度を損なう虞れがあ
り、1μm以下になると金属の内面厚さバラツキが問題
となる。更にこの発明の方法によれば、鏡面研磨加工さ
れてないRmax =3μm凹凸のものでも有効に適用でき
る。
【0011】この発明の金属を研磨されたスタンパー裏
面へ付着する方法は電気メッキ、無電解メッキ、溶融メ
ッキ、スパッタリング、蒸着等が利用できる。又、成形
時の可動側金型の温度は溶融樹脂がポリカーボネイト、
オレフィン系樹脂の場合120℃程度、アクリルの場合
90℃程度である。
【0012】この発明による金属例えばSnは融点23
2℃、Sn−Pb合金は共晶温度183℃であり、成形
時の可動側金型の温度では固体状態にあるので、可動側
金型へ付着したり、スタンパー信号面へまわりこんだり
することなく、良好な成形を行なうことができる。一
方、特開昭60−149422に記載されている固体炭
化水素を主成分とする物質の実施例ペトロラタムは融点
は38〜60℃であり、上記可動側金型温度条件では流
動化しており、スタンパー鉛直下方に流出してくる。熱
伝導率を比較してみると300°K(27℃)において
固体炭化水素(ポリオレフィン)が0.22Wm-1-1
であるのに対し、Snは66.6Wm-1-1,Pbは3
5.2Wm-1-1であり、金属が100倍以上高い。そ
の結果、可動側金型の熱伝導度が良くなって、スタンパ
ーの温度分布が小さくなり、又、固定側金型と可動側金
型との熱伝導度の差も小さくなるので、成形時のキャビ
ティー内での溶融樹脂流れが均一になる。実施例でスタ
ンパーの製造方法について説明するが、この発明は実施
例に限定されない。
【0013】
【実施例】
実施例1 図1において、この発明のスタンパ−の製造方法の概略
を説明する。使用する符号については、5はスタンパー
原盤、6は保護膜、7はメッキ層、8は本発明のスタン
パーである。
【0014】図1(a) は図3(d) に示したスタンパー原
盤5で、裏面は鏡面に研磨されている。スタンパー原盤
5の信号面側にクリーンコートS(ファインケミカルジ
ャパン(株)製)の表面保護膜を用いて保護膜6を形成
した後(図1(b) )、Snを5μm電気メッキし(図1
(c) )、保護膜6を剥離してスタンパー8を得る(図1
(d) )。ここで、Snの電気メッキ浴組成は表1に示し
た。
【0015】図2はスタンパー8を成形金型に取り付け
た状態を示した模式図で、9は固定金型、10は可動金
型、11、12はスタンパー押さえ部材である。本装置
を利用してポリカーボネート樹脂の射出成形を実施し
た。この時の可動側金型温度は約120℃であり、実施
例で使用のSnのビッカース硬度Hvは約60、融点m
pは232℃であった。Snのビッカース硬度Hvが十
分低いため、射出成形時の圧力で塑性変形して、スタン
パー裏面と可動側金型との微細な隙間を埋めており、さ
らに融点が可動側金型温度より十分高いため固体状態に
あり、可動側金型へ付着したり、スタンパー信号へまわ
りこんだりすることなく、良好な成形を行なうことがで
きた。
【0016】さらに、Snの熱伝導率は66.6Wm-1
-1と固体炭化水素(ポリオレフィン)比十分高く、可
動側金型の熱伝導が良くなってスタンパーの温度分布が
小さくなり、成形時のキャビティー内で溶融樹脂の流れ
が均一となった。
【0017】実施例2 実施例2は実施例1に比べSnの代わりにSn−Pb合
金を用い、電気メッキ浴組成表2を用いたほかは、同様
に実施した。この時Sn−Pb合金のビッカース硬度H
vは約64、融点は183℃、熱伝導率55.6Wm-1
-1である。
【0018】その効果においても実施例1と同様に良好
なものであった。即ち、Sn−Pb合金のビッカース硬
度Hvが十分低いため、射出成形時の圧力で塑性変形し
てスタンパー裏面と可動側金型との微細な隙間を埋めて
おり、さらに融点が可動側金型温度より十分高いため固
体状態にあり、可動側金型へ付着したり、スタンパー信
号へまわりこんだりすることなく、良好な成形を行なう
ことができた。
【0019】さらに、Sn−Pb合金の熱伝導率は十分
高く、可動側金型の熱伝導が良くなってスタンパーの温
度分布が小さくなり、成形時のキャビティー内での溶融
樹脂の流れが均一となった。
【0020】
【発明の効果】スタンパー裏面に、ビッカース硬度が1
00Hv以下、射出成形時の可動側金型の温度よりも、
融点が高い金属を形成することにより、機械的、光学的
特性に優れたプラスチック基板の成形が可能となった。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるところのスタンパーの製造方法を
示す図である。
【図2】本発明によるところのスタンパーを用いて射出
成形を行った場合の断面模式図である。
【図3】従来のスタンパーの製造方法を示す図である。
【図4】通常用いられている射出成形金型の断面模式図
である。
【符号の説明】
1 ガラス原盤 2 レジストパターン 3 導電膜 4 電鋳層 5 スタンパー原盤 6 保護膜 7 メッキ層 8 本発明のスタンパー 9 固定側金型 10 可動側金型 11 スタンパー外周押え部材 12 スタンパー内周押え部材 13 スプール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 賢二 大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャー プ株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−149422(JP,A) 特開 昭63−107518(JP,A) 特開 昭62−267937(JP,A) 実開 昭62−154817(JP,U) 実開 平1−140630(JP,U)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スタンパーの裏面に形成される金属が射
    出成形時の可動側金型温度よりも高い融点で、100H
    v以下のビッカース硬度であることを特徴とする射出成
    形用スタンパー。
JP17416291A 1991-07-15 1991-07-15 射出成形用スタンパー Expired - Lifetime JP2638695B2 (ja)

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JPH0516192A JPH0516192A (ja) 1993-01-26
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