JP3431348B2 - 光ディスク用基板の製造方法 - Google Patents
光ディスク用基板の製造方法Info
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Description
れる基板を成形するディスク用基板の製造方法及び製造
装置に関するものである。
光ディスクが注目されている。光ディスクとしては再生
専用光ディスク(CD、VD、CD−ROM等)、記録
再生型光ディスク(ライトワンス型)、記録再生消去可
能型光ディスク(リライタブル型)等が知られている。
これらの光ディスクの基板としては、一般に樹脂基板
(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)が用いられている。
一般に射出成形方法や射出圧縮成形方法を用いて形成さ
れる。すなわち、固定金型と可動金型との間に型締め状
態で形成されるキャビティ内に環状で平坦なスタンパを
取付、キャビティ内に溶融樹脂材を射出することによっ
てスタンパ上に形成されているピットや溝を転写した平
坦なディスク基板が形成される。
の2種類に大別される(たとえば桜内雄二郎、「プラス
チック技術読本」、工業調査会、1993年)。図7に
従来の前記2方式の機構部の概略図を示す。
1は固定金型であり、大プレート103にボルト等で取
り付けられている。102は可動金型であり、大プレー
ト104にボルト等で取り付けられている。可動金型1
02は、油圧回路106によりピストン107を駆動さ
せ、大プレート104に設けられたタイバー105をガ
イドにして平行移動し、固定金型101と嵌合したり離
れたりする。この場合、固定金型101と可動金型10
2との型締めおよび型締め圧の調整は油圧回路106で
行う。
01は固定金型であり、大プレート103にボルト等で
取り付けられている。102は可動金型であり、大プレ
ート104にボルト等で取り付けられている。可動金型
102は、油圧回路108によりピストン109を駆動
させてトグル110を移動させ、大プレート104に設
けられたタイバー105をガイドにして平行移動し、固
定金型101と嵌合したり離れたりする。固定金型10
1と可動金型102との型締め圧の調整は、4本のタイ
バー105に接続する油圧パイプ113を介して設けら
れた油圧回路111によって行う。また、金型を閉じた
後の射出圧縮圧は大プレート104に可動金型102と
対した位置に設けられた油圧回路112によって働かせ
る。
ディスク用の基板を成形する試みがなされている。
径約120mmで、板厚約1.2mm、トラックピッチ
が約1.0μmでピット深さ約110nmのポリカーボ
ネート樹脂基板を成形することは、転写性の観点から困
難である。
照射光の絞りを良くするため対物レンズの開口度を大き
くする必要がある。この場合、傾きによる収差は板厚に
比例し開口度の3乗に比例する。したがって、板厚を薄
くしないとピックアップの制御がむずかしくなる。この
ような薄型の基板成形はより薄い隙間に樹脂を流すこと
になり、樹脂が冷えやすいために転写が得にくく、応力
を受けやすいために複屈折や反りが悪くなるという課題
がある。このような薄型の基板成形は、より狭い隙間に
樹脂を流すことになり、樹脂が冷えやすいために転写が
得にくく、複屈折や反りが悪くなるという問題がある。
すなわち、より狭い隙間に樹脂を流すので、金型表面近
傍で大きな速度勾配を生じ、金型壁面で冷却されて生成
した固体層と中心部の流動層との間に粘性摩擦によるせ
ん断応力が発生する。この結果、樹脂は分子配向を生
じ、かつ応力が緩和されないまま固化して残留応力が凍
結される。また中心部では静水圧的に一様な圧力を受け
たまま残留応力が凍結される。高分子中の特定の原子団
は応力によって一定方向を向き、その結果複屈折が発生
する。また残留応力は、基板の面方向に不均一であり、
かつ厚さ方向にも対称とは限らず反りを生ずる。
め、例えば、板厚が1mm以下といった薄型の樹脂基板
成形において、基板の転写、複屈折がディスクとして実
用的に十分な高密度光ディスク基板の製造方法および製
造装置を提供することを目的とする。
め、本発明の第1番目のディスク用基板の製造方法は、
一対の金型間に形成されるキャビティ内に溶融樹脂を射
出し、前記金型を押圧することにより前記キャビティの
厚さを狭める厚さ1mm以下の光ディスク用基板の成形
方法において、前記金型を押圧することにより前記キャ
ビティの厚さを狭める工程では、前記キャビティの最小
キャビティ厚さを所望の基板厚さより0mm以上0.1
mm以下薄い範囲に規制し、前記キャビティ内に溶融樹
脂を射出する工程では、前記キャビティの最大キャビテ
ィ厚さを前記最小キャビティ厚さより0.15mm以上
0.3mm以下厚い範囲に規制し、前記キャビティ内に
樹脂を充填する開始時に、型締め力および射出圧縮力か
ら選ばれる少なくとも一つの力を、0トン以上10トン
以下の範囲として前記光ディスク用基板を成形すること
を特徴とする。
の前記キャビティを形成する少なくとも一方の面にスタ
ンパを装着し、少なくとも前記スタンパを装着する側の
金型鏡面の温度を前記樹脂の材料のガラス転移温度より
5K以上25K以下低い範囲で制御することが好まし
い。
を乾燥することが好ましい。 また、 前記型締め力およ
び前記射出圧縮力から選ばれる少なくとも一つの力を、
前記樹脂の充填開始時より後で強く加えることが好まし
い。
板を用いて転写性に優れ、かつ、複屈折がディスクとし
て実用的に十分な高密度光ディスク基板を製造できる。
すなわち、閉じた一対の金型間に形成されたキャビティ
内に溶融樹脂が充填される際に、キャビティ厚さを金型
を完全に閉じた場合より広げているので樹脂の流動が良
くなり、かつ、金型から溶融樹脂にかける圧力を板厚が
制御可能な限り低くしているため溶融樹脂内に生じる応
力も低減されて、成形された樹脂基板の複屈折が小さく
なる。
ことにより、樹脂の加水分解による分子量低下を防止で
きる。
説明する。 (実施例1)まず、トグル方式の成形装置の場合の射出
圧縮成形方法について説明する。
の構成を示した概略図である。1は材料乾燥装置であ
り、ポリカーボネート樹脂、ポリ(メタ)アクリレート
系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂等の一般
のディスク成形に用いられる樹脂材料が空気中の水分を
吸収し、この水分が原因で加水分解して分子量が低下す
ることを防止するためである。乾燥方法は熱風循環式乾
燥または真空乾燥を用いるのが好ましい。熱風循環式乾
燥の好ましい乾燥条件は、ポリカーボネート樹脂を例に
挙げると、ポリカーボネート樹脂ペレットを温度100
〜130℃の範囲、2〜10時間に保持して乾燥する。
また真空乾燥の場合は、温度60〜120℃の範囲、1
〜10時間、真空度0.1〜100torr程度の範囲
で真空乾燥する。この乾燥処理により、ポリカーボネー
ト樹脂ペレットの吸水率を0.015wt%以下にする
ことが好ましい。以下の実施例においては、熱風循環式
乾燥機を用い、温度:120℃、時間:6時間の条件で
乾燥処理した。ポリカーボネート樹脂ペレットの吸水率
を0.015wt%以下にした。
ート樹脂は、融点:240℃、ガラス転移温度:150
℃のものを用いた。この材料乾燥装置1から温風によっ
てホッパ2に樹脂材料が供給される。樹脂材料は一定の
大きさをしたペレットが用いられる。ホッパ2にある樹
脂材料はスクリュー3に導かれる。スクリュー3はモー
タ4によって回転するとともに加熱シリンダ5によって
樹脂材料が加熱される。この過程で樹脂が溶融混練され
る。6は固定金型であり、7は可動金型である。固定金
型6および可動金型7は図7(b)に示すように大プレ
ートにボルト等で固定されている。また、図7(b)に
示された金型の開閉機構によって、可動金型7が固定金
型6と離れたり、嵌合したりする。なお、図3の36は
架台である。
型締め圧を働かせておき、油圧回路8によってスクリュ
ー3を回転させずに前進させる。この結果、溶融した樹
脂材料がノズル9を介してキャビティ10内に射出され
る(射出工程)。射出工程の時間は1秒以下の短時間な
ので、スクリューの位置で制御する。
とスクリュー3側に樹脂材料が還流しようとするのでス
クリュー3に油圧回路8によって保圧をかける(保圧工
程)。
5を介して固定金型6に可動金型7を型締めした状態で
可動金型7のコア部に油圧回路112(図7(b)参
照)で射出圧縮圧をかけて保持し(圧縮工程)、ポリマ
ーのガラス転移温度以下まで冷却し(冷却工程)、可動
金型7を固定金型6から離して後、成形された基板を取
り出す。前記圧縮工程と冷却工程は別々でもよいし、同
時に行ってもよい。
示す。可動金型7側にスタンパ11を装着する場合を示
している。スタンパ11の内周にはスタンパ内周押さえ
12が取り付けられ、スタンパ11の外周にはスタンパ
外周押さえ13が取り付けられている。スタンパ外周押
さえ13は成形基板の外径の規定の役割も兼ねている。
着しており、可動金型ミラー部14には冷却水路15が
設けられ、冷却水が流されて一定の温度になるように制
御されている。この可動金型ミラー部14は可動金型基
盤16とOリングを介してボルト等で一体化されてい
る。
ンチ17、カットパンチ18、突出ピン19が設けられ
ている。カットパンチ18は成形基板の中央部に孔を設
けるものである。フローティングパンチ17と突出ピン
19は成形後に基板を取り出す際に、それぞれ、基板製
品部と孔となる不要部(スプル部)を機械的に押し出す
ように作動する。
グ20があり、固定金型6の固定金型突当リング21と
当たることで金型内に形成されるキャビティ10の最小
厚さを規定している。さらに、可動金型突当リング20
の外側には可動金型ガイドリング22があり、固定金型
ガイドリング23と当たることで金型内に形成されるキ
ャビティ10の最大厚さを規定している。すなわち、可
動金型ガイドリング22と固定金型ガイドリング23と
が当たることで型締めが行われ、さらに可動金型突当リ
ング20と固定金型突当リング21が当たるまで可動金
型7のコア部が移動して射出圧縮が行われる。
金型突当リング21、固定金型ガイドリング23および
固定金型ミラー部25が取り付けられている。固定金型
ミラー部25には冷却水路26が設けられ、これに冷却
水が流され一定の温度になるように制御されている。
7があり、ノズル9(図3参照)から射出された溶融樹
脂がこのスプルブッシュ27を通ってキャビティ10に
流入する。成形後にこのスプルブッシュ27の部分の樹
脂を取り除くため、スプルブッシュ27は冷却され樹脂
が固化時に収縮して剥離するようになっている。スプル
ブッシュ27の周囲には固定側ブッシュ28が設けら
れ、スプルブッシュ27と固定金型ミラー部25との断
熱の働きをする。
ローティングパンチ17による機械的な機構以外にエア
ーブローが用いられ、可動金型7側からはスタンパ内周
押さえ12とフローティングパンチ17との間、固定金
型6側では固定金型ミラー部25と固定側ブッシュ28
との間から、それぞれ、圧縮空気を吹く(または流す)
ようになっている。
基板厚さ基準)と制御可能な最小板厚(所望基板厚さ基
準)と所望基板厚さでの複屈折の最大絶対値との対応を
示す。最大キャビティ厚さは所望基板厚さより0.2m
m厚くした。このキャビティ厚さの最大と最小との値の
差を圧縮代という。基板外径は120mmであり、所望
基板厚さは0.6mmで行った。スタンパ11の信号領
域は、トラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピ
ットとした。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用い
た。樹脂温度は380℃、金型温度は125℃、スプル
温度は60℃とした。型締め力は40トンで行った。射
出圧縮力は溶融樹脂の充填時は4トン、保圧後の圧縮工
程では20トンで行った。成形サイクルは15秒で行っ
た。
光の性質の一つをいい、異方性ポリマー中に光が入射す
るとき、二つの屈折光が現れる現象をいう。複屈折測定
にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を垂直入
射させ、ダブルパスの値を求めた。
最小キャビティ厚さが所望基板厚さより0.1mm以下
薄い場合である。この垂直入射で複屈折50nmのポリ
カーボネート樹脂基板に斜め入射させると複屈折は大き
な値になる。30度入射の場合は約100nmになる。
また、光ディスクへの照射光は集束光であり、開口度が
0.6以上の高い対物レンズを用いる高密度の光ディス
クでは再生型のものでも垂直入射の複屈折は50nmは
必要である。また、所望基板厚さを得るためには、金型
間は開く方向しか制御できないので、最小キャビティ厚
さは所望基板厚さより厚くはできない。したがって、最
小キャビティ厚さは所望基板厚さに対して0mmから
0.1mm薄くすれば良いことが確認できた。
た。最小キャビティ厚さを所望基板厚さより0.05m
m薄くする。基板外径は120mmであり、所望基板厚
さは0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、
トラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットと
した。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂
温度は380℃、金型温度は125℃、スプル温度は6
0℃とした。型締め力は40トンで行った。射出圧縮力
は溶融樹脂の充填時は4トン、保圧後の圧縮工程では2
0トンで行った。成形サイクルは15秒で行った。複屈
折測定にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を
垂直入射させ、ダブルパスの値を求めた。測定結果を表
2に示す。
良くなり、板厚のショットばらつきは大きくなる。圧縮
代が大きくなるほど、キャビティ10内に溶融樹脂が充
填される際のキャビティ10の厚さが厚くなるため溶融
樹脂は流れやすい反面、基板の板厚を調整するためには
樹脂が冷却される際に金型を閉じる移動量が多く必要だ
からである。
のは圧縮代が0.15mm以上であり、板厚のショット
ばらつきが±35μm以下なのは圧縮代が0.3μm以
下の場合である。ここで、板厚のばらつきの基準を±3
5μmとしたが、板厚のばらつきが±35μmを越える
と収差が大きくなって信号の読み出し等に影響を及ぼす
からである。複屈折の基準50nmは表1のところで説
明した通りである。
ィ厚さと最小キャビティ厚さとの差は0.15mm以上
0.3mm以下が良いことを確認できた。表3に溶融樹
脂の充填時の射出圧縮力と複屈折との関係を示す。最小
キャビティ厚さは所望基板厚さより0.05mm薄く
し、圧縮代は0.2mmとした。また、基板外径は12
0mmであり、所望基板厚さは0.6mmで行った。ス
タンパ11の信号領域は、トラックピッチ1.0μm、
深さ110nmのピットとした。樹脂材料はポリカーボ
ネート樹脂を用いた。樹脂温度は380℃、金型温度は
125℃、スプル温度は60℃とした。型締め力は40
トンで行った。保圧後の圧縮工程での射出圧縮力は20
トンで行った。成形サイクルは15秒で行った。複屈折
測定にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を垂
直入射させ、ダブルパスの値を求めた。
なるのは樹脂充填時の射出圧縮力が10トン以下の場合
であった。この場合、溶融樹脂がキャビティ10の内に
充填される前はキャビティ10の厚さは射出圧縮力によ
って最小になっているが、キャビティ10の内に溶融樹
脂が充填されると樹脂圧の方が大きいためにキャビティ
10の厚さは最大まで広がり、その結果、樹脂の流動が
良くなって樹脂が受ける応力が低減され複屈折が良くな
る。
方式の場合を説明する。図7(b)に示すようにトグル
方式の成形装置の場合は、金型の開閉と金型の型締めと
射出圧縮が、それぞれ、油圧回路108、油圧回路11
1、油圧回路112に分かれて駆動される。これに対し
て、図7(a)に示すように直圧方式の場合は金型の開
閉と金型の型締めと射出圧縮を油圧回路106だけで行
う。
せる方式の図1の場合と比べて固定金型ガイドリング2
3と可動金型ガイドリング22がない構造になってい
る。図1の場合は最小キャビティ厚さと最大キャビティ
厚さとを規定する構造になっていたのに対して、図2の
場合は最小キャビティ厚さのみを規定する構造になって
いる。
基板厚さ基準)と制御可能な最小板厚(所望基板厚さ基
準)と所望基板厚さでの複屈折の最大絶対値との対応を
示す。最大キャビティ厚さは所望基板厚さより0.2m
m厚くした。基板外径は120mmであり、所望基板厚
さは0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、
トラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットと
した。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂
温度は380℃、金型温度は125℃、スプル温度は6
0℃とした。第1型締め力は4トン、第2型締め力は2
0トンで行った。成形サイクルは15秒で行った。複屈
折測定にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を
垂直入射させ、ダブルパスの値を求めた。
最小キャビティ厚さが所望基板厚さより0.1mm以下
薄い場合である。また、所望基板厚さを得るためには、
金型間は開く方向しか制御できないので、最小キャビテ
ィ厚さは所望基板厚さより厚くはできない。したがっ
て、最小キャビティ厚さは所望基板厚さに対して0mm
から0.1mm薄くすれば良いことが確認できた。
る。最小キャビティ厚さを所望基板厚さより0.05m
m薄くする。金型の開き量をレーザ変位計を用いて測定
した。基板外径は120mmであり、所望基板厚さは
0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、トラ
ックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットとし
た。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂温
度は380℃、金型温度は125℃、スプル温度は60
℃とした。第1型締め力は4トン、第2型締め力は20
トンで行った。成形サイクルは15秒で行った。複屈折
測定にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を垂
直入射させ、ダブルパスの値を求めた。測定結果を表5
に示す。
良くなり、板厚のショットばらつきは大きくなる。表5
から複屈折の絶対値が50nm以下なのは圧縮代が0.
15mm以上であり、板厚のショットばらつきが±35
μm以下なのは圧縮代が0.3μm以下の場合である。
したがって、圧縮代、すなわち、最大キャビティ厚さと
最小キャビティ厚さとの差は0.15mm以上0.3m
m以下が良いことを確認できた。
複屈折との関係を示す。最小キャビティ厚さは所望基板
厚さより0.05mm薄くし、圧縮代は0.2mmとし
た。また、基板外径は120mmであり、所望基板厚さ
は0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、ト
ラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットとし
た。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂温
度は380℃、金型温度は125℃、スプル温度は60
℃とした。第2型締め力は20トンで行った。成形サイ
クルは15秒で行った。複屈折測定にはヘリウムネオン
ガスレーザを用い、平行光を垂直入射させ、ダブルパス
の値を求めた。
なるのは第1型締め力が10トン以下の場合であった。
この場合、溶融樹脂がキャビティ10の内に充填される
と樹脂圧の方が大きいためにキャビティ10の厚さは広
がり、その結果、樹脂の流動が良くなって樹脂が受ける
応力が低減され複屈折が良くなる。
を示したが、トグル方式の成形装置の場合でも、図2の
構造の金型を用いて同様の動作を行うことができる。ト
グル方式の成形装置の場合には、実施例1のようなコア
部を移動させる射出圧縮機構を用いず、型締め機構のみ
を用いて型締めを行う。このようにしてトグル方式の成
形装置に直圧方式の成形装置の場合と同じ成形条件を設
定した結果、同様の結果が得られることを確認した。
キャビティ10を押す力を2段にし、かつ、第1力を低
く、第2力を高く設定した。ここでは、キャビティ10
を押す力が1段の場合を検討した。金型は図2の構造の
ものを用いた。成形装置は直圧方式のものを用いた。
基板厚さ基準)と制御可能な最小板厚(所望基板厚さ基
準)と所望基板厚さでの複屈折の最大絶対値との対応を
示す。最大キャビティ厚さは所望基板厚さより0.2m
m厚くした。基板外径は120mmであり、所望基板厚
さは0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、
トラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットと
した。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂
温度は380℃、金型温度は130℃、スプル温度は6
0℃とした。型締め力は8トンで行った。成形サイクル
は15秒で行った。複屈折測定にはヘリウムネオンガス
レーザを用い、平行光を垂直入射させ、ダブルパスの値
を求めた。
最小キャビティ厚さが所望基板厚さより0.1mm以下
薄い場合である。また、所望基板厚さを得るためには、
金型間は開く方向しか制御できないので、最小キャビテ
ィ厚さは所望基板厚さより厚くはできない。したがっ
て、最小キャビティ厚さは所望基板厚さに対して0mm
から0.1mm薄くすれば良いことが確認できた。
る。最小キャビティ厚さを所望基板厚さより0.05m
m薄くする。金型の開き量をレーザ変位計を用いて測定
した。基板外径は120mmであり、所望基板厚さは
0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域は、トラ
ックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットとし
た。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂温
度は380℃、金型温度は130℃、スプル温度は60
℃とした。型締め力は8トンで行った。成形サイクルは
15秒で行った。複屈折測定にはヘリウムネオンガスレ
ーザを用い、平行光を垂直入射させ、ダブルパスの値を
求めた。測定結果を表8に示す。
良くなり、板厚のショットばらつきは大きくなる。表8
から複屈折の絶対値が50nm以下なのは圧縮代が0.
15mm以上であり、板厚のショットばらつきが±35
μm以下なのは圧縮代が0.3μm以下の場合である。
したがって、圧縮代、すなわち、最大キャビティ厚さと
最小キャビティ厚さとの差は0.15mm以上0.3m
m以下が良いことを確認できた。
折および板厚との関係を示す。最小キャビティ厚さは所
望基板厚さより0.05mm薄くし、圧縮代は0.2m
mとした。また、基板外径は120mmであり、所望基
板厚さは0.6mmで行った。スタンパ11の信号領域
は、トラックピッチ1.0μm、深さ110nmのピッ
トとした。樹脂材料はポリカーボネート樹脂を用いた。
樹脂温度は380℃、金型温度は130℃、スプル温度
は60℃とした。成形サイクルは15秒で行った。複屈
折測定にはヘリウムネオンガスレーザを用い、平行光を
垂直入射させ、ダブルパスの値を求めた。
なるのは型締め力が10トン以下の場合であった。この
場合、溶融樹脂がキャビティ10の内に充填されると樹
脂圧の方が大きいためにキャビティ10の厚さは広が
り、その結果、樹脂の流動が良くなって樹脂が受ける応
力が低減され複屈折が良くなる。また、板厚のショット
ばらつきが±35nm以下になるのは型締め力が6トン
以上の場合であった。これは型締め力が高いほど最大キ
ャビティ厚さが薄くなり、冷却時にキャビティの面の移
動量が減少するためである。したがって、型締め力が1
段の場合は型締め力は6トン以上10トン以下が良いこ
とを確認できた。
を示したが、トグル方式の成形装置の場合でも、同様の
動作を行うことができる。トグル方式の成形装置の場合
にも、実施例1のようなコア部を移動させる射出圧縮機
構を用いず、型締め機構のみを用いて型締めを行う。こ
のようにしてトグル方式の成形装置に直圧方式の成形装
置の場合と同じ成形条件を設定した結果、同様の結果が
得られることを確認した。
ような製造方法によって、ポリカーボネート樹脂で、外
径が120mm、厚さが0.6mm、信号領域が、トラ
ックピッチ1.0μm、深さ110nmのピットの基板
を成形した場合、複屈折の絶対値が50nm以下の特性
は樹脂温度が380℃では金型温度が120℃以上で得
られる。この場合、ピットの転写は十分である。
板成形の場合を検討した。スタンパ11の信号領域は、
トラックピッチ0.6μm、深さ110nmのピットと
した。 この場合、実施例1および実施例2の製造方法
で成形するとピット深さが70nm台、複屈折の最大絶
対値が80nm台であった。まず、トグル方式の成形装
置について検討した。
は射出圧縮力を大きくするとキャビティ10内の樹脂に
歪が生じて複屈折の絶対値が大きくなった。また、図2
の金型の場合は型締め力を大きくすると複屈折の絶対値
が大きくなった。そこで、複屈折の絶対値が50nm以
下になる成形条件である金型温度とスプル温度を変えて
ピット深さを測定した結果を表10に示す。金型温度は
固定金型6と可動金型7とで同じになるように制御し
た。ポリカーボネートの分解開始温度を考慮して樹脂温
度は上限と考えられる380℃に固定した。成形サイク
ルは15秒で行った。
ックピッチ0.6μm、ピット深さ110nmを転写す
ることがわかる。ただし、金型温度が145℃で成形し
た基板はプロペラ状に反っているため光ディスク用の基
板には使用できないことがわかった。また、スプル温度
の影響は小さいことがわかった。
体の制御温度のことを呼ぶ。しかし、実際の成形では溶
融した樹脂が流入するキャビティ10の温度が重要であ
る。そこで、成形の1サイクルのうちで上がったり下が
ったりするキャビティ10の表面近傍の鏡面温度を測定
し、溶融した樹脂が流入する際の温度を求め、この温度
をここでは金型鏡面温度と呼ぶことにする。基板がプロ
ペラ状に反った金型温度145℃の際の金型鏡面温度は
ポリカーボネートのガラス転移温度150℃であった。
そこで、金型鏡面温度は樹脂材料のガラス転移温度より
低く、好ましくは、5℃以上低く制御しなければならな
いことがわかった。また、金型温度130℃の際の金型
鏡面温度は135℃であった。
動金型7の温度を135℃に固定して固定金型6の温度
を変えた結果を表11に示す。スプル温度は60℃とし
た。
金型温度は転写に影響がないことがわかる。したがっ
て、少なくともスタンパを装着した方の金型温度が13
0℃以上あればトラックピッチ0.6μm、深さ110
nmのピットの転写は良好である。
が0.6mmの基板を成形して実用可能な製品を得るた
めには、少なくともスタンパを装着した方の金型鏡面温
度が樹脂材料のガラス転移温度より5K以上25K以
下、好ましくは5K以上15K以下低くしなければなら
ないことがわかった。
検討した。この成形サイクルを短くすると金型温度は同
じでも金型鏡面温度は高くなる。そこで、成形サイクル
を15秒、12秒、8秒と変えて金型鏡面温度と転写お
よび複屈折との関係を調べると、十分な転写および50
nm以下の複屈折が得られる金型鏡面温度は成形サイク
ルに依らないことがわかった。
載せて成形を行っても、図1や図2の金型をトグル方式
の成形装置に載せた場合と同じで、外径が120mm、
厚さが0.6mmの基板を成形して実用可能な製品を得
るためには、少なくともスタンパを装着した方の金型鏡
面温度が樹脂材料のガラス転移温度より5K以上25K
以下、好ましくは5K以上15K以下低くしなければな
らないことがわかった。
複屈折との関係を調べた。ここでは、図1の金型をトグ
ル方式の成形装置に載せた場合について説明する。溶融
樹脂の受ける圧力を直接検出することはできないので、
溶融樹脂の反力としてスクリューが受けた圧力で代用
し、図3の油圧回路8に設けた圧力計によって検出す
る。この場合の検出圧力は図4のような時間変化を示し
た。射出工程でピーク圧をもち、保圧工程の始めのころ
に極小値を示し、徐々に圧力が上昇している。ピーク圧
を示すのは溶融樹脂がキャビティ10内に満たされた後
も溶融樹脂を充填しようとするからであり、極小値を保
圧工程で示すのはキャビティ10に入りきらなかった溶
融樹脂がスプルブッシュ27、ノズル9、スクリュー3
と還流し、スクリュー3によって押し出される溶融樹脂
と衝突するからと考えられる。また、その後、徐々に樹
脂の圧力が上昇するのは保圧のためと考えられる。
が極小となる時間の近傍でキャビティ10への溶融樹脂
の充填を止めた。具体的には、図1のカットパンチ18
を突き出した。また、射出圧縮力をカットパンチ18を
突き出すとほぼ同時に4トンから20トンにした。すな
わち、圧縮工程を開始した。表12に結果を示す。
さは0.6mmで行った。最小キャビティ厚さは所望基
板厚さより0.05mm薄くし、圧縮代は0.2mmと
した。また、スタンパ11の信号領域は、トラックピッ
チ0.6μm、深さ110nmのピットとした。樹脂材
料はポリカーボネート樹脂を用いた。樹脂温度は380
℃、金型温度は135℃、スプル温度は60℃とした。
型締め力は40トンで行った。成形サイクルは15秒で
行った。複屈折測定にはヘリウムネオンガスレーザを用
い、平行光を垂直入射させ、ダブルパスの値を求めた。
になるのは溶融樹脂の受ける圧力が極小となる時間から
0.3秒後より以前の時間である。圧縮工程の開始はキ
ャビティ10への溶融樹脂の充填を止めたのと同時か早
い方がよい。これは、圧縮工程の開始によってキャビテ
ィ10内の樹脂に働く圧力が緩和されるからである。ま
た、溶融樹脂の受ける圧力が極小となる時間から0.1
5秒より早い時間では、基板の板厚ばらつきが±50μ
m以上と大きくなった。したがって、溶融樹脂の受ける
圧力が極小となる時間より0.1秒前から0.3秒後に
溶融樹脂を充填する注入口を閉じるか、または圧縮工程
を開始することが好ましい。
たが直圧方式でも第1型締め力を4トン、第2型締め力
を20トンとし、他の条件はトグル方式の場合と同じに
設定して行ったが同様の結果が得られた。
取り扱ったが、もちろん、他の樹脂でも構わない。 (実施例6)実施例5ではキャビティ10内の樹脂が受
けた圧力と複屈折との関係を調べた。このキャビティ1
0内の溶融樹脂の圧力の極小時間は成形装置によって、
また、成形条件によってばらつきがある。そこで、本発
明のディスク基板の製造装置はこのキャビティ10内の
溶融樹脂の圧力の極小時間を検出してこの圧力が最小と
なる時間から0秒乃至0.3秒後に、キャビティ内に溶
融樹脂を流入する入口を閉じる動作、または圧縮工程の
開始動作を行うようにするものである。
る。すなわち、スクリューの受ける圧力の検出器29で
キャビティ10内の圧力の時間変化を検出し電圧変化に
変換する。次に、圧力極小時間検出器30で圧力が極小
となる時間を検出する。具体的には、スクリューの受け
る圧力の検出器29からの電気信号を微分して保圧工程
での最初のゼロクロス時間を検出する。図6にこのゼロ
クロス時間の検出方法を示す。信号(a)はスクリュー
の受ける圧力の検出器29からの信号である。信号
(b)は信号(a)の微分信号である。この信号(b)
のゼロクロスの検出パルス信号が信号(c)である。信
号(d)は保圧工程以降でプラス値を示すゲート信号で
ある。ここで、信号(c)と信号(d)との積を求める
と信号(e)となり、この信号(e)が保圧工程で最初
に信号(b)がゼロクロスとなる時間を示す。この信号
(b)から信号(e)までの処理が圧力極小時間検出器
30で行われる。
1および32を作動させ、図2のようなコア押し機構の
ない金型の場合はカットパンチ突出油圧回路33および
型締め油圧回路34を所定の時間後に作動させてカット
パンチの突出と第1型締めから第2型締めに切り替え
る。図1のようにコア押し機構のある金型の場合はカッ
トパンチ突出油圧回路33および射出圧縮油圧回路35
を所定の時間後に作動させてカットパンチの突出と射出
圧縮力の高圧への切り替えを行う。タイマー31および
タイマー32の時間は0秒乃至0.3秒で、タイマー3
2の時間の方がタイマー31の時間と同じか短いことが
望ましい。
れた。本発明のディスク基板の製造装置の全体構成は、
一対の金型を開閉する開閉手段と、樹脂を溶融する加熱
手段と、溶融樹脂を閉じた一対の金型間のキャビティ内
に充填する射出手段と、キャビティ内に充填した樹脂の
流入側への逆流防止のための保圧手段と、充填後に一対
の金型をより締める圧縮手段と、キャビティ内に充填す
る樹脂の圧力が最小となる時間を検出する手段を有する
ものであり、前記圧力が最小となる時間から0秒乃至
0.3秒後に、キャビティ内に溶融樹脂を流入する入口
を閉じる動作、または圧縮工程の開始動作を行うもので
ある。
閉じた一対の金型間に形成されたキャビティ内に溶融樹
脂が充填される際に、キャビティ厚さを金型を完全に閉
じた場合より広げているので樹脂の流動が良くなり、か
つ、金型から溶融樹脂にかける圧力を板厚が制御可能な
限り低くしているため溶融樹脂内に生じる応力も低減さ
れて、成形された樹脂基板の複屈折が小さくなる。
の構成を示した断面側面図である。
の構成を示した断面側面図である。
を示した断面側面図である。
時間変化を示す図である。
形装置の機能説明構成図である。
の実施例6に示す成形装置のスクリューの受ける圧力の
検出器及び圧力極小時間検出器での信号処理を示した図
である。
概略を示す平面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 一対の金型間に形成されるキャビティ内
に溶融樹脂を射出し、前記金型を押圧することにより前
記キャビティの厚さを狭める厚さ1mm以下の光ディス
ク用基板の成形方法において、前記金型を押圧することにより前記キャビティの厚さを
狭める工程では、 前記キャビティの最小キャビティ厚さ
を所望の基板厚さより0mm以上0.1mm以下薄い範
囲に規制し、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する工
程では、前記キャビティの最大キャビティ厚さを前記最
小キャビティ厚さより0.15mm以上0.3mm以下
厚い範囲に規制し、 前記キャビティ内に樹脂を充填する開始時に、型締め力
および射出圧縮力から選ばれる少なくとも一つの力を、
0トン以上10トン以下の範囲として前記光ディスク用
基板を成形することを特徴とする光ディスク用基板の製
造方法。 - 【請求項2】 前記一対の金型の前記キャビティを形成
する少なくとも一方の面にスタンパを装着し、少なくと
も前記スタンパを装着する側の金型鏡面の温度を前記樹
脂の材料のガラス転移温度より5K以上25K以下低い
範囲で制御する請求項1に記載の光ディスク用基板の製
造方法。 - 【請求項3】 前記樹脂を溶融する前に、前記樹脂を乾
燥する請求項1に記載の光ディスク用基板の製造方法。 - 【請求項4】 前記型締め力および前記射出圧縮力から
選ばれる少なくとも一つの力を、前記樹脂の充填開始時
より後で強く加える請求項1に記載の光ディスク用基板
の製造方法。
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
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JP13698694 | 1994-06-20 | ||
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Related Child Applications (1)
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Family
ID=26470423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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JP2008186509A (ja) * | 2007-01-30 | 2008-08-14 | Taiyo Yuden Co Ltd | 光情報記録媒体及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-06-14 JP JP14784995A patent/JP3431348B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
廣恵章利編,「モルダーシリーズ 最新の射出成形技術 −その実際と応用−」,日本,株式会社三光出版社,1988年11月 5日,p.177−192 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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