JP3883375B2

JP3883375B2 - 断熱スタンパ製造方法、断熱スタンパ、断熱スタンパ製造装置

Info

Publication number: JP3883375B2
Application number: JP2000307421A
Authority: JP
Inventors: 慎司小林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-06
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2020-10-06
Also published as: JP2002117593A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ、ＭＤ、ＭＯ、ＤＶＤ等に代表される大容量光記録媒体（光ディスク）の製造に関し、特に基板成形用スタンパ、その製造方法、光ディスク製造、射出成形（射出圧縮成形等も含む）工法を用いるすべてのプラスチック系部品／製品の製造に関連する断熱特性を持ったスタンパ（本明細書において断熱スタンパという。）の製造方法、同方法により形成した断熱スタンパ、同方法を実施する断熱スタンパ製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
断熱スタンパの製造工程を図１（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。なお図１における積層構造体は断面図として示されている。図１に示す工程の前段として、ガラス原盤１に形成した凹凸微細パターン１ａ上に導体化膜を形成後、この導体化膜を陰極としてニッケル電鋳を行い、約２５μｍ厚のニッケル層２ａを電析させる。図１（Ａ）において、１０は最終的に得られるスタンパで、上述のニッケル層２ａ上に設けるマスクとスタンパ１０の記録エリアとの位置関係を説明するためにこれらを概略的に示している。
【０００３】
スタンパ１０の記録エリアの最内周より５ｍｍ内側の領域１０ａ、および記録エリアの最外周より５ｍｍ外側から外縁部までの領域１０ｂに相当するニッケル層２ａ上の領域に、テフロン（ＰＴＦＥ：ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）によるマスク３ａ、３ｂを形成する。そしてニッケル層２ａの表面に、部分イミド化された直鎖型ポリアミド酸溶液をスピン塗布もしくはスプレー塗布し、これを加熱して脱水環化させてイミド化することにより、図１（Ｂ）に示すようにポリイミド断熱層４を形成する。
【０００４】
ポリイミド断熱層４を形成した積層体からマスク３ａ、３ｂを除去した後、図示しない導体化膜を形成し、この導体化膜を陰極としてニッケル電鋳を行って図１（Ｃ）に示すようなニッケル層２ｂを電析させ、ニッケル層２（２ａ、２ｂ）の総厚みを３００μｍとする。そしてポリイミド断熱層４を含むニッケル層２をガラス原盤１から剥離させ、内外周を打ち抜き加工することにより、図１（Ｄ）に示すような光ディスク基板成形用スタンパ１０を得る。スタンパ１０には、ガラス原盤１の凹凸微細パターン１ａが反転した凹凸微細パターン１ａ’が形成されている。
【０００５】
得られたスタンパ１０を射出成形機の金型に装着し、溶融樹脂を射出充填することにより、光ディスク基板を成形する。このとき、金型温度は通常の温度より１０〜２０℃だけ低く設定する。なお、ポリイミド断熱層４の厚みは１００μｍ程度とする。ポリイミド断熱層４の厚みが２０μｍ以上で、十分な転写性の確保と、基板成形サイクルのタクトアップとを同時に実現できる。
【０００６】
ところでハイサイクル可能なスタンパとして転写性と光ディスク基板成形サイクルのタクトアップとを向上させるために、光ディスク成形用スタンパに断熱材を光ディスク基板成形用の転写面に沿わせて転写面以外の部分に設ける技術がある。断熱材を用いて金型のキャビティに溶融樹脂を射出充填すると、断熱材の断熱作用により金型温度の変動に対する転写温度の変化が少なくなり、低い金型温度でも充分に高温の転写温度が得られる。したがって、高温の転写温度によって転写性を良好に維持することができ、かつ、低い金型温度により光ディスク基板成形サイクルのタクトアップを図ることができる。
【０００７】
上記の技術では、断熱層を形成する工程において、内周部、外周部ともにマスクを設置したうえで断熱層形成する原材料を大量に滴下し、ガラス原盤を低速回転させることでゆっくり塗り広げ、それから高速に回転することで余分の原材料を振り切り飛ばすスピンコート方式が採用されている。ところがこの方式では、
（１）内周部、外周部に取り付けるマスクの保持が困難である、
（２）マスクのメンテナンス（余剰材料の分離、洗浄）が困難である、
（３）滴下する原材料の８割以上が余剰として振り切られることからコスト高になる、
（４）マスクを取り外す際に原材料から糸を引いてしまい、それが不良の原因となる場合がある、
（５）自動化が困難である、
等の多くの問題がある。
【０００８】
そこで従来のスピンコート方式に替わる新規な液膜形成方法として、図２、図３に示すように、所定厚さのニッケル膜を備えたスタンパ原盤１を回転させながら、断熱原材料溶液のディスペンスニードル５を原盤上で半径方向に移動させ、ニッケル膜の裏面に多数の同心円状または渦巻状に断熱原材料溶液６を塗布し、静置して養生し、断熱原材料溶液をスタンパ原盤の半径方向に延展させて均厚で平滑なドーナッツ状の断熱原材料溶液層７を生成させるというものがある。またさらに他の方法も存在しているが、いずれも断熱原材料の膜厚均一性を高めるために、多くの技術的課題やプロセス上の課題を抱えている。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点や課題にかんがみ、従来必要であったマスクや膜厚均一性を高めるために必要とした機構やプロセスを不要とし、高品質の断熱スタンパを簡単に低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る断熱スタンパ製造方法は、上記目的を達成するために、所定の溝を形成してあるガラス原盤に所定の厚みのニッケル膜を形成し、該ニッケル膜上にポリイミド等の熱伝導率が低くて耐熱性が高い材料からなる断熱層を形成して上記ニッケル膜と強固に密着させ、さらにニッケル電鋳を施して所定の厚みとし、該断熱層を上記ガラス原盤からはがした後に、内周部と外周部を所定半径の同心円で打ち抜く断熱スタンパの製造方法において、片面に粘着剤を有するポリイミドシートをニッケル膜に密着して貼り付けて上記断熱層とすることを特徴とする。
【００１１】
同請求項２に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１の断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートの形状をドーナッツ状とすることを特徴とする。
【００１２】
同請求項３に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１または２の断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートが、厚み２５μｍのポリイミドフィルムと、厚み２０〜４５μｍの粘着剤からなることを特徴とする。
【００１３】
同請求項４に係るものは、上記目的を達成するために、請求項１ないし３のいずれかの断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートと上記ニッケル膜の間に水を介在させて貼り付けることを特徴とする。
【００１４】
同請求項５に係るものは、上記目的を達成するために、請求項４の断熱スタンパ製造方法において、上記ニッケル膜付きのガラス原盤と上記ポリイミドシートをともに水中に沈めて貼り付けることを特徴とする。
【００１５】
同請求項６に係るものは、上記目的を達成するために、請求項４または５の断熱スタンパ製造方法において、上記介在させる水に若干の界面活性剤を混入させることを特徴とする。
【００１６】
同請求項７に係るものは、上記目的を達成するために、請求項６の断熱スタンパ製造方法において、上記界面活性剤の濃度を１０〜１００ｐｐｍとすることを特徴とする。
【００１７】
同請求項８に係るものは、上記目的を達成するために、請求項４ないし７のいずれかの断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートを貼り付けたガラス原盤を１２時間以上大気放置することを特徴とする。
【００１８】
同請求項９に係る断熱スタンパは、上記目的を達成するために、請求項１ないし８のいずれかの断熱スタンパ製造方法を用いて作成してなることを特徴とする。
【００１９】
同請求項１０に係る断熱スタンパ製造装置は、上記目的を達成するために、請求項１ないし８のいずれかの断熱スタンパ製造方法を用いることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態及び実施例】
以下本発明の実施の形態及び実施例を図面を参照して説明する。
なお以下では従来と共通する部分には共通する符号を付すにとどめ重複する説明は省略する。また、本実施形態は、ガラス原盤から断熱スタンパを作る方法を主に記載してあるが、ガラス原盤から一旦マスタースタンパを形成し、そのマスタースタンパを原盤とするマザースタンパを形成し、そのマザースタンパを原盤として作成する複製スタンパの製造方法や複製断熱スタンパにおいても全く同様に適応できる。その際には本明細書における用語「ガラス原盤」は「マスタースタンパ」と読み替えればよい。
【００２１】
図４は本発明に係る断熱スタンパ製造方法の一実施形態を示す斜視図、図５はポリイミドシートの拡大断面図である。
本実施形態は、まずファーストニッケル２ａを施したガラス原盤１にポリイミドシート８を密着させて貼りつけ、熱伝導率が低くて耐熱性が高い材料からなる断熱層を形成する。ガラス原盤１には従来の例と同様に所定の溝を形成してある。さらにニッケル電鋳を施して所定の厚みとし、断熱層ごとガラス原盤１から剥がした後に、内周部と外周部を所定半径の同心円で打ち抜き、精巧なドーナッツ状に仕上げる。
【００２２】
ポリイミドシート８の断面は、図５に拡大して示すように、上部がポリイミドフィルム９で、下部に粘着剤層１０が均一の厚みで密着している。このポリイミドフィルム９の厚みを２５μｍ、粘着剤層１０の厚みを２０〜４５μｍとすると良好な特性を示す結果が得られた。ポリイミドシートは、高い耐熱性と適度の断熱性、充分な接着強度、均一な厚みを有し、また原材料としてはコストが安くかつ入手しやすい。
【００２３】
図６は本発明に係る断熱スタンパ製造方法の他の実施形態を示す斜視図である。本実施形態では、ファーストニッケル２ａを施したガラス原盤１にドーナッツ状に打ち抜いたポリイミドシート１１を密着させて貼りつける。その他は先の実施形態と同様である。従来の製造方法や図４の実施形態の方法では、パンチの断面を詳細に観察すると断熱層が見える状態になり、この構造では端部の接着強度が低下し「端部はがれ」という欠陥に発展する恐れがある。本実施形態のように内外径の端部に断熱層が露出しないドーナッツ状の断熱層を構成するほうがより好ましい。
【００２４】
図７はファーストニッケル２ａを施したガラス原盤１にポリイミドシート８を貼りつける際に、その境界面に水１２を介在させて行う例を示す。図８はファーストニッケル２ａを施したガラス原盤１とポリイミドシート８の両方を水１２を満たした容器１３の中に沈めたうえで両者を密着させて貼りつける例を示す。これらの方法を採用すると、ポリイミドシート８を貼り付ける際に、気泡を挟まずに貼ることができる。
【００２５】
なお、介在させる水に若干の界面活性剤を混入させてもよい。その場合、界面活性剤の濃度を１０〜１００ｐｐｍとするとよい。水を介在させるとガラス原盤１とポリイミドシート８の間の当初の接着強度が弱いため、スキージ等を用いてしごきながら貼り付けてシワを完全に除去することができる。
【００２６】
さらに、上述のようにポリイミドシート８を貼り付けたガラス原盤１を１２時間以上大気放置すると、ポリイミドシート８の粘着面と、ガラス原盤１側のファーストニッケル２ａの表面との境界面に残ってしまったわずかな水分を抜き取ることができる。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１断熱スタンパ製造方法は、以上説明してきたように、従来のポリイミド含有溶液をスピンコートする方法に比べて、余分な材料を振り切り飛ばす必要がないので、材料費を大幅に節約でき、同時にポリイミド含有溶液の除去、清掃といったメンテナンス作業が不要となるという効果がある。
【００２８】
請求項２の方法においては、断熱層を完全に包み込む密閉式のスタンパが製作可能となるため、スタンパの端部めくれや剥がれといった不良が発生しなくなり、スタンパの強度が増し、耐久性、信頼性が大幅に向上するとともに、断熱層が空気と触れ合わなくなるので、長期に渡り形状品質が安定するという効果がある。
【００２９】
請求項３の方法においては、高い耐熱性、適度の断熱性、充分な接着強度、均一な厚みを実現する原材料を安く簡単に入手することが可能となるという効果がある。
【００３０】
請求項４、５の方法においては、気泡の巻き込みを完全に除去することが可能となるという効果がある。
【００３１】
請求項６、７の方法においては、当初の接着強度が弱いためスキージ等を用いてしごきながら貼り付けることでシワを完全に除去することが可能となるという効果がある。
【００３２】
請求項８の方法においては、ポリイミドシートの粘着面と、ガラス原盤側のニッケル面との境界面に残ってしまったわずかな水分を完全に除去することが可能となるという効果がある。
【００３３】
請求項９の断熱スタンパは、基板成形において高温樹脂の充填時には高い転写性と短い充填時間を可能とし、樹脂の冷却硬化時には型温にすみやかに追従するので冷却時間の短縮と型温の低温度化が可能なので、品質の優れたものになるという効果がある。
【００３４】
請求項１０の装置においては、比較的簡単な装置構成で断熱層を容易に形成することが可能となり、従って断熱スタンパの製造を自動化することが容易となり、また装置コストを下げることが可能となるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の断熱スタンパの製造工程を示す図である。
【図２】他の従来の断熱スタンパの製造工程を示す図である。
【図３】他の従来の断熱スタンパの製造工程を示す図である。
【図４】本発明に係る断熱スタンパ製造方法の一実施形態を示す斜視図（Ａ）及び拡大断面図（Ｂ）である。
【図５】ポリイミドシートの拡大断面図である。
【図６】本発明に係る断熱スタンパ製造方法の他の実施形態を示す斜視図である。
【図７】ガラス原盤にポリイミドシートを水を介在させて行う例を示す断面図である。
【図８】ガラス原盤にポリイミドシートを水を介在させて行う他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ガラス原盤
１ａ、１ａ’ 凹凸微細パターン
２、２ａ、２ｂニッケル層
２ａファーストニッケル
２ｂセカンドニッケル
３ａ内周マスク
３ｂ外周マスク
４断熱層
５ディスペンスニードル
６断熱層の原材料
７断熱原材料溶液層
８ポリイミドシート
９ポリイミドフィルム
１０粘着剤層
１１ポリイミドシート
１２水
１３溶液

Claims

所定の溝を形成してあるガラス原盤に所定の厚みのニッケル膜を形成し、該ニッケル膜上にポリイミド等の熱伝導率が低くて耐熱性が高い材料からなる断熱層を形成して上記ニッケル膜と強固に密着させ、さらにニッケル電鋳を施して所定の厚みとし、該断熱層を上記ガラス原盤からはがした後に、内周部と外周部を所定半径の同心円で打ち抜く断熱スタンパの製造方法において、片面に粘着剤を有するポリイミドシートをニッケル膜に密着して貼り付けて上記断熱層とすることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項１の断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートの形状をドーナッツ状とすることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項１または２の断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートが、厚み２５μｍのポリイミドフィルムと、厚み２０〜４５μｍの粘着剤からなることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項１ないし３のいずれかの断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートと上記ニッケル膜の間に水を介在させて貼り付けることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項４の断熱スタンパ製造方法において、上記ニッケル膜付きのガラス原盤と上記ポリイミドシートをともに水中に沈めて貼り付けることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項４または５の断熱スタンパ製造方法において、上記介在させる水に若干の界面活性剤を混入させることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項６の断熱スタンパ製造方法において、上記界面活性剤の濃度を１０〜１００ｐｐｍとすることを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項４ないし７のいずれかの断熱スタンパ製造方法において、上記ポリイミドシートを貼り付けたガラス原盤を１２時間以上大気放置することを特徴とする断熱スタンパ製造方法。
請求項１ないし８のいずれかの断熱スタンパ製造方法を用いて作成してなることを特徴とする断熱スタンパ。
請求項１ないし８のいずれかの断熱スタンパ製造方法を用いることを特徴とする断熱スタンパ製造装置。