JP4081962B2

JP4081962B2 - Insulating mold manufacturing method and apparatus and insulating mold

Info

Publication number: JP4081962B2
Application number: JP2000159821A
Authority: JP
Inventors: 省蔵村田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-05-30
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: JP2001334534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク基板を射出成形するための光ディスク基板成形装置に用いられる断熱金型作製方法およびその作製装置に関し、特に各層間で強い密着性を有し、かつ成形時に剥離することがない断熱金型作製方法および作製装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク基板は、接合させた一対の金型間に形成されるキャビティ内に溶融した樹脂を射出充填した後、金型を離反させて冷却後の樹脂を取り出すことにより形成される。この場合、一方の金型のキャビティ形成部分には、転写面を備えたスタンパを予め固定しておく。これにより、キャビティ内に充填されて冷却後に固化した樹脂には、スタンパの転写面が転写され、情報記録面が形成される。このような光ディスクの製造に際しては、キャビティ内に充填した樹脂が冷却固定し易いように、金型の温度をキャビティ内に射出充填される樹脂の温度よりも２００℃程度低い温度に設定する、というような処理が一般に行われている。このような金型の温度設定は、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のトレードオフの関係により決定される。すなわち、光ディスク基板形成サイクルのタクトアップを図るためには、金型の温度を極力低くすることが有効であるが、金型の温度が低過ぎると転写性が劣化してしまう。その反面、転写性を向上させるためには、金型の温度を高くすればよいが、それでは樹脂がスタンパからの離形に必要な温度に達するまでの時間が長くなり過ぎ、その結果、光ディスクの生産性が低下してしまう。
【０００３】
図４は、一対の金型の間に形成されるキャビティ内に射出充填された樹脂の状態を示す模式図である。
金型の温度が低過ぎると転写性が劣化してしまう理由を、図４に従って説明する。図４に示すように、キャビティ１０２内に射出充填される溶融樹脂１０３は、その流動層１０３ａの部分がキャビティ１０２内に進入して充填される。図４中、樹脂１０３の進行方向を細い矢印で示し、その流動方向を太い矢印で示している。樹脂１０３は、キャビティ１０２内を流動するに伴って、金型１０１に接する部分が金型１０１に熱を奪われて急冷される。このために、金型１０１の温度が低過ぎると、金型の近傍における樹脂１０３はスキン層１０３ｂとなって瞬時に固化する。このようなスキン層１０３ｂが形成されてしまうと、樹脂１０３は図示省略しているスタンパの微細パターンに充分に充填されず、転写不良となってしまう。その結果、信号特性が良好な高品質の光ディスクが形成されなくなる。
【０００４】
従って、金型の温度設定は、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のトレードオフの関係により決定される。これに対して、例えば特開平７−１７８７７４号公報、特開平１０−１４９５８７号公報および特開平６−２５９８１５号公報には、金型やスタンパに断熱性を持たせることにより、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共に向上させることができるという提案がなされている。すなわち、特開平７−１７８７７４号公報では、金型においてスタンパの裏面となる位置に着脱式の断熱性金型挿入体を設置したものが開示されている。また、特開平１０−１４９５８７号公報には、金型においてスタンパの下面となる位置にセラミクスによる断熱層を設けたものが開示されている。さらに、特開平６−２５９８１５号公報には、スタンパの表面（転写面）に無電解メッキ法で粒子径が０．１μｍ以下のホリテトラフルオロエチレンを２０〜３０％含有するニッケルメッキ膜を５０〜７０ｎｍの厚みで形成したものが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した全ての公報に記載の提案は、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高次元に向上させるものではない。
また、特開平６−２５９８１５号公報に示された提案は、スタンパの転写面に成膜する構成であるため、転写面の微細パターンが損われる、という問題がある。さらに、特開平７−１７８７７４号公報および特開平１０−１４９５８７号公報にそれぞれ開示された提案は、金型自体の設計変更や交換が必要であり、既存の金型設備が無駄になってしまう、という問題がある。
図５（ａ）（ｂ）は、完成した光ディスクと、この光ディスクの基本になる光ディスク基板との形状を示す模式図である。
光ディスク７３は、成形された光ディスク基板７１を用いて製造される。すなわち、図５（ａ）に示すように、光ディスク基板７１の上に、記録層７４、反射層７５、保護層７６および印刷層７７を順に製膜積層することにより、光ディスク７３が製造される。ここで、光ディスク基板７１は、各層７４〜７７が製膜積層されるに従い層積層部分が凹形状となるように反ってしまう。その結果、光ディスク７３は、光ディスク基板７１の初期形状に対して層積層部分の方向に反ることになる。このため、光ディスク基板７１を、図５（ｂ）に示すように層積層面（信号面）と反対面側が凹形状となるように、予め成形しておく、ということが従来より行われている。これにより、各層７４〜７７が製膜積層されるに従って光ディスク基板７１が層積層部分の方向に反り、結果的にフラットな光ディスク７３が製造される。
ここで、光ディスク基板７１は、その射出成形式に温度が高い方の面が凹形状となって反ってしまう。つまり、射出成形後、スタンパが設けられている方の面と可動金型の側の面とで、射出成形時に温度が高くなる方の面が凹形状に反ってしまう。
【０００６】
そこで、本発明の第１の目的は、これら従来の課題を解決し、充分な転写性を得ることができ、かつ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、しかも信号面側が凹型状となるような光ディスク基板の反りを防止できる断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項１）。
また、本発明の第２の目的は、金属層、断熱層、金型母材の間に強い密着性を与えることが可能な断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項２）。
また、本発明の第３の目的は、スタンパ側と同様に成形基板の両面の温度を制御することができ、信号面側が凹形状となるような成形基板の反りを防止し、かつ断熱作用を適正に保つために断熱層の厚みを一定値以下にすることが可能な断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項３）。
また、本発明の第４の目的は、金型側断熱層材料が持つ低熱伝導率を利用し、溶融樹脂充填直後の急冷を抑制できるような断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項６）。
【０００７】
また、本発明の第５の目的は、金属層の表面を鏡面とし、この鏡面を転写面とすることで、表面のファインな成形基板を得ることができる断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項８）。
また、本発明の第６の目的は、金属層と断熱層、および断熱層と金型母材とに充分な密着性を与えることができる断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項１２）。
また、本発明の第７の目的は、鏡面同士の拡散接合を阻止し、鏡面金属層の表面性が阻害されないようにし、またホットプレスにより金属層や金型母材に接着することなく、容易に剥離することができ、リサイクルも可能であるような断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項１７）。
また、本発明の第８の目的は、金属層、断熱層の内外径を金型母材に合わせ込むことが容易な断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項２０）。
さらに、本発明の第９の目的は、高品質な成形基板、光ディスクの作製が可能な断熱金型作製方法および作製装置を提供することにある（請求項２１）。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、▲１▼本発明の断熱金型作製装置は、光ディスク製造工程で、互いに接合されてキャビティを形成する一対の金型と、前記キャビティ内の一側壁面側に配置され、光ディスク基板成形用の転写面と該転写面に沿わせて該転写面以外の部分に断熱性を有するスタンパ側断熱層が設けられた光ディスク基板成形用のスタンパと、前記キャビティにおける前記一側壁面と対面する他側壁面側に該他側壁面に沿って設けられた断熱層を有する断熱金型とを用いた射出成形金型のうち、断熱金型を作製することを特徴としている。
また、▲２▼本発明の断熱金型作製方法は、光ディスク製造工程において、互いに接合されてキャビティを形成する一対の金型と、前記キャビティ内の一側壁面に配置され、光ディスク基板成形用の転写面と該転写面に沿わせて該転写面以外の部分に断熱性を有するスタンパ側断熱層が設けられた光ディスク基板成形用のスタンパと、前記キャビティにおける前記一側壁面と対面する他側壁面側に該他側壁面に沿って設けられた断熱層を有する断熱金型とを用いた射出成形金型のうち、断熱金型を作製する際に、該断熱金型をホットプレス方式で作製することを特徴としている。
【０００９】
また、▲３▼該断熱金型は、断熱層が金型母材に対して、熱伝導率が低い材料により形成されていることを特徴としている。
また、▲４▼該断熱金型は、断熱層の厚みが１５０μｍ以下であることを特徴としている。
また、▲５▼前記断熱金型は、断熱層の熱伝導率が２５Ｗ／ｍ・ｋより小さいことを特徴としている。
また、▲６▼前記断熱金型は、断熱層が熱可塑性フィルムであることを特徴としている。
また、▲７▼前記断熱金型は、断熱層が熱可塑性ポリイミドであることを特徴としている。
また、▲８▼前記断熱金型は、金型母材に対して、金属層および断熱層をホットプレス方式で貼り合わせることを特徴としている。
また、▲９▼前記断熱金型は、金属層の熱伝導率が、断熱層よりも大きいことを特徴としている。
【００１０】
また、(10)前記断熱金型は、金属層の材質がニッケルであることを特徴としている。
また、(11)前記断熱金型は、研磨ガラスにメタライズして、ニッケル電鋳後、研磨ガラスから剥離することにより得ることを特徴としている。
また、(12)前記断熱金型は、３０Ｋｇ／ｃｍ²以上の型締め力でホットプレスされることを特徴としている。
また、(13)前記断熱金型は、３００℃以上の加熱温度でホットプレスされることを特徴としている。
また、(14)前記断熱金型は、加圧プレートで金属層を押圧してホットプレスされることを特徴としている。
また、(15)前記断熱金型は、金属層を押圧する加圧プレートの表面が、鏡面であることを特徴としている。
【００１１】
また、(16)前記断熱金型は、加圧プレートで押圧される金属層の表面が、鏡面であることを特徴としている。
また、(17)前記断熱金型は、鏡面金属層を鏡面加圧プレートで押圧する際に、スペーサーを介在させてホットプレスされることを特徴としている。
また、(18)前記断熱金型は、スペーサーが熱硬化性フィルムであることを特徴としている。
また、(19)前記断熱金型は、スペーサーが熱硬化性ポリイミドであることを特徴としている。
また、(20)前記断熱金型は、金属層、断熱層、スペーサー、加圧プレートを金型母材の内径より小さく、かつ金型母材の外径より大きくしておき、金型母材の内径に合わせたセンタリングピンを用いてセンタリングした後、ホットプレスされることを特徴としている。
さらに、(21)前記断熱金型は、請求項１ないし２０の機能を包含したホットプレス機により作製されることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施例）
以下、本発明の実施例を、図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を示すホットプレス方式による断熱金型の作製プロセスの状態を示す模式図（断面図）である。
先ず、研磨ガラスを洗浄し、ニッケルスパッタでメタライズした後、スパッタ面を陰極としてニッケル電鋳し、研磨ガラスより剥離することにより、鏡面ニッケル層３５を得る。この鏡面ニッケル層３５、断熱層３６である熱可塑性ポリイミドフィルム、スペーサー３４である熱硬化性ポリイミドフィルム、鏡面加圧プレートを、それぞれ母型金型３７の内径より小さく、外径より大きいプレス機でプレ加工しておく。金型母材３７の断熱層の貼り付け面は、アルカリ・酸脱脂を前処理として行い、鏡面ニッケル層３５の断熱層３６の貼り付け面は、濃硝酸でエッチングを前処理として実施する。ホットプレス機の下側加熱板３１上に金型母材３７をセットして、金型母材３７の中央部にセンタリングピン３２を差し込む。センタリングに合わせて断熱層３６、鏡面ニッケル層３５、スペーサー３４、鏡面加圧プレート３３をセットする。
【００１３】
図２は、本発明の一実施例を示す完成後の断熱金型の作製プロセスの状態を示す模式図（断面図）である。
図１の処理の後、センタリングピン３２を取り除き、上側加熱板３１を下降させて、加熱および加圧を開始する。昇温速度７℃／ｍｉｎで３５０℃まで加熱し、３５０℃で５０Ｋｇ／ｃｍ²となるように型締め力を調節していく。３５０℃、５０Ｋｇ／ｃｍ²で１０分保持した後、冷却を開始し、約９０分で常温に達する。加圧を解除して、取り出される断熱金型ブランク（鏡面ニッケル層３５′＋断熱層３６′＋金型母材３７′）の鏡面ニッケル層３５′、断熱層３６′の内外径を金型母材３７′に傚（なら）うように加工することにより、断熱金型が完成する。
【００１４】
図３は、本発明の一実施例を示す光ディスク基板成形装置の縦断側面図である。
この光ディスク基板成形装置５１は、一対の金型を構成する固定金型５２と可動金型５３とを主要な構成要素とする。固定金型５２は位置不動に固定配置され、この固定金型５２に対して可動金型５３が接離自在に取り付けられている。また、これらの固定金型５２と可動金型５３との接合部分の間には、空胴状のキャビティ５４が形成され、このキャビティ５４内には光ディスク基板成形用の断熱層を内包したスタンパ（断熱スタンパ）１が、その転写面５をキャビティ５４に対面させて収納保持されている。
光ディスク基板成形装置５１を、さらに詳細に説明する。固定金型５２には、キャビティ５４の形成部分に位置して固定コア５５が設けられ、また可動金型５３には、キャビティ５４の形成部分に位置して金型母材（可動コア）５６が設けられている。このような構成の下に、断熱スタンパ１は、固定コア５５に沿ってキャビティ５４内に収納保持されている。
【００１５】
また、成形される光ディスク基板７１（図５参照）の中心に位置して、固定金型５２の固定コア５５には固定ブッシュ５７が、可動金型５３の金型母材５６には可動ブッシュ５８が、それぞれ設けられている。そして、固定ブッシュ５７には、固定金型５２を貫通する固定側スプル５９が固定され、可動ブッシュ５８には、可動金型５３を貫通する可動側スプル６０が固定されている。また、可動ブッシュ５８の部分において、可動側スプル６０の先端にはカットパンチ６１が設けられている。このカットパンチ６１は、光ディスク基板７１の中心に中心孔７２を穿（うが）つものである（図５参照）。
図３に示すように、本実施例の光ディスク基板成形装置５１では、金型母材５６の上に金型側断熱層６２、鏡面金属層６３がホットプレス方式により積層形成され、断熱金型が配設されている。
次いで、図５に示すように、光ディスク７３は、本実施例により成形された光ディスク基板７１を用いて製造される。例えば、光ディスク基板７１の上に、記録層７４、反射層７５、保護層７６および印刷層７７を順に製膜積層することにより、光ディスク７３を製造する。
【００１６】
図３において、金型側断熱層６２である熱可塑性ポリイミドフィルムの厚みを２０，５０，１５０，２５０μｍとして成形基板を作製してみた。その結果、金型側断熱層６２の厚みが２０μｍ以上で光ディスク基板７１を図５（ｂ）に示すような層積層面（信号面）の反射面側を凹形状で成形することが容易となり、理想的な形状の光ディスク基板７１を得ることができた。また、図３の断熱スタンパ１により、充分な転写性の確保と光ディスク基板形成サイクルのタクトアップとを高次元で両立させることができた。もっとも、金型側断熱層６２の厚みが２５０μｍになると、光ディスク基板７１は、入射光面側（鏡面側）の温度が高くなり過ぎて、大きな凹形状となる、つまり信号面側が大きな凸形状となるので、図５（ａ）に示すように記録層７４、反射層７５、保護層７６および印刷層７７を順に製膜積層しても、光ディスク基板７１の反り形状を理想的な形状にすることが不可能となる。金型側断熱層６２の熱伝導率は、２５Ｗ／ｍ・ｋより小さくする。また、断熱金型は、金属層の熱伝導率が断熱層より大きくする。
【００１７】
（比較例１）
前述の実施例と同様の方法で、光ディスク基板７１を得る。ただし、断熱スタンパ１のみで、可動側は金型母材をそのまま用いた。その結果、光ディスク基板７１は、ハイサイクルで充分な転写性を確保できるが、スタンパ信号面側温度が高くなり過ぎて、大きな凹形状となり、記録層７４、反射層７５、保護層７６および印刷層７７を順に製膜積層すると、ますます凹形状が増幅され、光ディスク基板７１の反り形状を理想的な形状にすることが不可能となった。
【００１８】
（比較例２）
前述の実施例と同様の方法で、光ディスク基板７１を得る。ただし、可動側断熱金型のみで、スタンパ１は断熱層のない一般的なスタンパをそのまま用いた。その結果、光ディスク基板７１は、スタンパ信号面側温度が低くなることにより、凸形状となり、記録層７４、反射層７５、保護層７６および印刷層７７を順に製膜積層すると、光ディスク基板７１の反り形状を理想的な形状にすることが可能となる。しかし、その反面、ハイサイクルでは転写性が不良であり、転写性を確保させるためにはサイクルタイムの延長が不可欠となるので、その点が問題である。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、▲１▼スタンパ側断熱層および金型側の断熱作用により、溶融樹脂充填後、従来より低温金型を用いても、スタンパに接触する樹脂温度が高くなるので、充分な転写性が得られる。その結果、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。また、光ディスク基板は、その成形時に温度の高い方が凹形状となって反ってしまうのに対して、スタンパ側断熱層と金型側断熱層との間にキャビティが位置し、キャビティの両側で断熱作用が生じるので、成形する光ディスク基板の両面の温度を制御することができる。従って、信号面側が凹形状となるように光ディスク基板の反りを防止し、この光ディスク基板に基づいて製造される光ディスクの信号面精度を維持することが可能となる（請求項１、２１）。
【００２０】
▲２▼また、各層間に強い密着性を有し、成形時に剥離することがない（請求項２，６，７，８，１２，１３）。
▲３▼また、適正な断熱作用により、光ディスク基板の両面の温度が制御されるので、反り形状を理想的な形状にすることができる（請求項３，４，５）。
▲４▼また、可動金型に断熱作用が働き、光ディスク基板の信号面側の温度を高め、凹形状にすることが可能となる（請求項９，１０）。
▲５▼また、研磨ガラスの表面性を転写したファインな鏡面ニッケル層が得られるので、ラッピングなどの研磨工程を省略することができる（請求項１１）。
▲６▼また、ホットプレスによりニッケル層の鏡面性を損なうことがなく、ファインな表面性を維持することができる（請求項１４，１５，１６）。
▲７▼また、加圧プレートとニッケル層の鏡面同士の拡散接合を阻止し、ファインな鏡面ニッケル層を維持することができる（請求項１７，１８，１９）。
▲８▼さらに、金型母材、断熱層、ニッケル層の内外径に同軸度が予め得られているので、金型母材の内外径に傚わせる加工が容易であり、精度も得易い（請求項２０）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すホットプレス方式による断熱金型の作製プロセス状態の模式図（断面図）である。
【図２】本発明により完成した断熱金型を示す模式図（断面図）である。
【図３】本発明の断熱金型を用いた光ディスク基板成形装置を示す縦断側面図である。
【図４】一対の金型の間に形成されたキャビティ内に射出充填された樹脂の状態を示す模式図（断面図）である。
【図５】完成した光ディスクとこの光ディスクの基本となる光ディスク基板の形状を示す模式図（断面図）である。
【符号の説明】
３１…加熱板、３２…センタリングピン、３３…鏡面加圧プレート、
３４…スペーサ、３５…鏡面ニッケル層、３６…断熱層、３７…金型母型、
１…（断熱）スタンパ、５…転写面、５１…光ディスク基板成形装置、
５２…固定金型、５３…可動金型、５４…キャビティ、５５…固定コア、
５６…可動コア（金型母材）、５７…固定ブッシュ、５８…可動ブッシュ、
５９…固定側スプル、６０…可動側スプル、６１…カットパンチ、
６２…金型側断熱層、６３…鏡面金属層、７１…光ディスク基板、
７４…記録層、７５…反射層、７６…保護層、７７…印刷層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat insulating mold manufacturing method used in an optical disk substrate molding apparatus for injection molding of an optical disk substrate and a manufacturing apparatus therefor, and particularly heat insulation that has strong adhesion between layers and does not peel off during molding. The present invention relates to a mold manufacturing method and a manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
The optical disk substrate is formed by injecting and filling molten resin into a cavity formed between a pair of bonded molds, and then separating the mold and taking out the cooled resin. In this case, a stamper having a transfer surface is fixed in advance to a cavity forming portion of one mold. As a result, the transfer surface of the stamper is transferred to the resin filled in the cavity and solidified after cooling, and an information recording surface is formed. When manufacturing such an optical disc, the temperature of the mold is set to be about 200 ° C. lower than the temperature of the resin injected and filled in the cavity so that the resin filled in the cavity can be easily cooled and fixed. Such processing is generally performed. Such a mold temperature setting is determined by a trade-off relationship between transferability and tact-up of the optical disk substrate molding cycle. That is, in order to increase the tact time of the optical disk substrate forming cycle, it is effective to lower the temperature of the mold as much as possible. However, if the temperature of the mold is too low, the transferability deteriorates. On the other hand, in order to improve the transferability, the temperature of the mold may be increased. However, the time until the resin reaches the temperature necessary for releasing from the stamper becomes too long. Productivity is reduced.
[0003]
FIG. 4 is a schematic view showing a state of the resin injected and filled in a cavity formed between a pair of molds.
The reason why transferability deteriorates when the mold temperature is too low will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the molten resin 103 injected and filled into the cavity 102 is filled with a portion of the fluidized bed 103 a entering the cavity 102. In FIG. 4, the traveling direction of the resin 103 is indicated by a thin arrow, and the flow direction is indicated by a thick arrow. As the resin 103 flows through the cavity 102, the portion in contact with the mold 101 is rapidly cooled by the mold 101 being deprived of heat. For this reason, if the temperature of the mold 101 is too low, the resin 103 in the vicinity of the mold becomes a skin layer 103b and solidifies instantaneously. If such a skin layer 103b is formed, the resin 103 is not sufficiently filled in the fine pattern of the stamper (not shown), resulting in transfer failure. As a result, a high quality optical disc with good signal characteristics is not formed.
[0004]
Accordingly, the temperature setting of the mold is determined by the trade-off relationship between the transferability and the tact-up of the optical disk substrate molding cycle. On the other hand, for example, JP-A-7-178774, JP-A-10-149487, and JP-A-6-259815 disclose transferability and optical disk substrate by providing a mold or stamper with heat insulation. Proposals have been made that it is possible to improve both the cycle-up of the molding cycle. That is, Japanese Patent Laid-Open No. 7-178774 discloses a mold in which a detachable heat-insulating mold insert is installed at a position on the back surface of a stamper. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-149487 discloses a mold in which a heat insulating layer made of ceramic is provided at a position on the lower surface of a stamper. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259815 discloses a nickel plating film containing 20-30% polytetrafluoroethylene having a particle size of 0.1 μm or less by electroless plating on the surface (transfer surface) of a stamper. A film formed with a thickness of 70 nm is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the proposals described in all the above-mentioned publications do not improve transferability and tact-up of the optical disk substrate molding cycle at a high level.
Further, the proposal disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-259815 has a problem that the fine pattern on the transfer surface is damaged because the film is formed on the transfer surface of the stamper. Further, the proposals disclosed in JP-A-7-178774 and JP-A-10-149487, respectively, require a design change or replacement of the mold itself, and the existing mold equipment is wasted. There is a problem.
FIGS. 5A and 5B are schematic views showing the shapes of the completed optical disk and the optical disk substrate that is the basis of the optical disk.
The optical disc 73 is manufactured using a molded optical disc substrate 71. That is, as shown in FIG. 5A, an optical disk 73 is manufactured by sequentially forming a recording layer 74, a reflective layer 75, a protective layer 76, and a printing layer 77 on an optical disk substrate 71. Here, the optical disk substrate 71 warps so that the layer stacking portion becomes concave as the layers 74 to 77 are formed and stacked. As a result, the optical disc 73 is warped in the direction of the layer stack portion with respect to the initial shape of the optical disc substrate 71. For this reason, the optical disk substrate 71 has been conventionally formed in advance so that the side opposite to the layer lamination surface (signal surface) has a concave shape as shown in FIG. . As a result, as the layers 74 to 77 are formed and laminated, the optical disk substrate 71 warps in the direction of the layer lamination portion, and as a result, a flat optical disk 73 is manufactured.
Here, the optical disk substrate 71 is warped due to its injection molding type with a concave surface on the higher temperature surface. That is, after the injection molding, the surface on which the temperature becomes high during the injection molding is warped in a concave shape between the surface on which the stamper is provided and the surface on the movable mold side.
[0006]
Therefore, the first object of the present invention is to solve these conventional problems, to obtain sufficient transferability, to improve the cycle time of the optical disk substrate molding cycle, and to make the signal surface side concave. An object of the present invention is to provide a heat-insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of preventing the warp of the optical disk substrate.
A second object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of giving strong adhesion between a metal layer, a heat insulating layer, and a mold base material. 2).
Further, the third object of the present invention is to control the temperature of both surfaces of the molded substrate in the same manner as the stamper side, to prevent warping of the molded substrate so that the signal surface side has a concave shape, and to provide heat insulation. An object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of keeping the thickness of the heat insulating layer below a certain value in order to keep it properly (Claim 3).
In addition, a fourth object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus that can use the low thermal conductivity of the mold side heat insulating layer material and suppress rapid cooling immediately after filling with a molten resin. (Claim 6).
[0007]
Further, a fifth object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of obtaining a molded substrate with a fine surface by using the surface of the metal layer as a mirror surface and using the mirror surface as a transfer surface. (Claim 8).
A sixth object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of giving sufficient adhesion to a metal layer and a heat insulating layer, and a heat insulating layer and a mold base material. (Claim 12).
The seventh object of the present invention is to prevent diffusion bonding between mirror surfaces so that the surface property of the mirror metal layer is not hindered, and it is easy without being bonded to the metal layer or the mold base material by hot pressing. It is another object of the present invention to provide a heat-insulating mold manufacturing method and manufacturing apparatus that can be peeled off and can be recycled.
In addition, an eighth object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus in which the inner and outer diameters of the metal layer and the heat insulating layer can be easily adjusted to the mold base material (claim 20). .
Furthermore, a ninth object of the present invention is to provide a heat insulating mold manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of manufacturing a high-quality molded substrate and optical disk (claim 21).
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, (1) a heat insulating mold manufacturing apparatus according to the present invention is disposed on a side wall surface side of a pair of molds that are joined together to form a cavity in an optical disk manufacturing process. A stamper for molding an optical disk substrate provided with a transfer surface for molding an optical disk substrate, and a stamper side heat insulating layer having heat insulation along the transfer surface at a portion other than the transfer surface, and the one side wall surface in the cavity Among the injection molds using a heat insulating mold having a heat insulating layer provided along the other side wall surface on the other side wall surface side facing the heat insulating mold, a heat insulating mold is manufactured.
Further, (2) the heat insulating mold manufacturing method of the present invention is arranged in a pair of molds that are joined together to form a cavity and one side wall surface in the cavity in the optical disk manufacturing process, A stamper for forming an optical disc substrate provided with a transfer surface and a stamper side heat insulating layer having heat insulation properties along the transfer surface at a portion other than the transfer surface, and the other side wall surface facing the one side wall surface in the cavity Among the injection molds using the heat insulation mold having the heat insulation layer provided along the other side wall surface on the side, when producing the heat insulation mold, the heat insulation mold is produced by a hot press method. It is characterized by that.
[0009]
(3) The heat insulating mold is characterized in that the heat insulating layer is formed of a material having low thermal conductivity with respect to the mold base material.
(4) The heat insulating mold is characterized in that the heat insulating layer has a thickness of 150 μm or less.
(5) The heat insulating mold is characterized in that the heat conductivity of the heat insulating layer is smaller than 25 W / m · k.
(6) The heat insulating mold is characterized in that the heat insulating layer is a thermoplastic film.
(7) The heat insulating mold is characterized in that the heat insulating layer is a thermoplastic polyimide.
(8) The heat insulating mold is characterized in that a metal layer and a heat insulating layer are bonded to a mold base material by a hot press method.
(9) The heat insulating mold is characterized in that the thermal conductivity of the metal layer is larger than that of the heat insulating layer.
[0010]
(10) In the heat insulating mold, the material of the metal layer is nickel.
Further, (11) the heat insulating mold is characterized in that it is obtained by metallizing a polished glass, peeling off the polished glass after nickel electroforming.
(12) The heat insulating mold is hot-pressed with a clamping force of 30 kg / cm ² or more.
(13) The heat insulating mold is hot-pressed at a heating temperature of 300 ° C. or higher.
(14) The heat insulation mold is hot-pressed by pressing a metal layer with a pressure plate.
(15) The heat insulating mold is characterized in that the surface of the pressure plate that presses the metal layer is a mirror surface.
[0011]
(16) The heat insulating mold is characterized in that the surface of the metal layer pressed by the pressure plate is a mirror surface.
(17) The heat insulating mold is characterized in that when the mirror metal layer is pressed with a mirror pressure plate, it is hot pressed with a spacer interposed therebetween.
(18) In the heat insulating mold, the spacer is a thermosetting film.
(19) The heat insulating mold is characterized in that the spacer is a thermosetting polyimide.
(20) In the heat insulating mold, the metal layer, the heat insulating layer, the spacer, and the pressure plate are smaller than the inner diameter of the mold base material and larger than the outer diameter of the mold base material, It is characterized by being hot-pressed after being centered using a centering pin matched to the inner diameter of the.
Furthermore, (21) the heat insulating mold is manufactured by a hot press machine including the functions of claims 1 to 20.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Example)
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic view (cross-sectional view) showing a state of a manufacturing process of a heat insulating mold by a hot press method showing an embodiment of the present invention.
First, after polishing glass and metallizing by nickel sputtering, nickel electroforming using the sputtering surface as a cathode and peeling from the polishing glass, a mirror-surface nickel layer 35 is obtained. The mirror nickel layer 35, the thermoplastic polyimide film as the heat insulating layer 36, the thermosetting polyimide film as the spacer 34, and the mirror pressure plate are each pressed by a press machine smaller than the inner diameter of the mold die 37 and larger than the outer diameter. Pre-process. The affixing surface of the heat insulating layer of the mold base material 37 is subjected to alkali / acid degreasing as a pretreatment, and the affixing surface of the heat insulating layer 36 of the mirror nickel layer 35 is subjected to etching with concentrated nitric acid as a pretreatment. A mold base material 37 is set on the lower heating plate 31 of the hot press machine, and the centering pin 32 is inserted into the center of the mold base material 37. The heat insulating layer 36, the mirror surface nickel layer 35, the spacer 34, and the mirror surface pressure plate 33 are set in accordance with the centering.
[0013]
FIG. 2 is a schematic view (cross-sectional view) showing a state of a manufacturing process of a heat insulation mold after completion showing an embodiment of the present invention.
After the processing of FIG. 1, the centering pin 32 is removed, the upper heating plate 31 is lowered, and heating and pressurization are started. The mold clamping force is adjusted so that the temperature is increased to 350 ° C. at a temperature increase rate of 7 ° C./min, and 50 kg / cm ² at 350 ° C. After holding at 350 ° C. and 50 kg / cm ² for 10 minutes, cooling is started and the temperature reaches room temperature in about 90 minutes. The inner and outer diameters of the mirror surface nickel layer 35 ′ and the heat insulating layer 36 ′ of the heat insulating mold blank (mirror surface nickel layer 35 ′ + heat insulating layer 36 ′ + mold base material 37 ′) to be taken out after releasing the pressure are determined as the mold base. The heat insulation mold is completed by processing the material 37 'so as to be creased.
[0014]
FIG. 3 is a longitudinal side view of an optical disk substrate forming apparatus showing an embodiment of the present invention.
The optical disk substrate molding apparatus 51 includes a fixed mold 52 and a movable mold 53 constituting a pair of molds as main components. The fixed mold 52 is fixedly disposed at a fixed position, and a movable mold 53 is attached to the fixed mold 52 so as to be able to contact and separate. Further, a cavity-like cavity 54 is formed between the joint portions of the fixed mold 52 and the movable mold 53, and a stamper (with a heat insulating layer for forming an optical disk substrate included in the cavity 54). A heat insulating stamper 1 is housed and held with the transfer surface 5 facing the cavity 54.
The optical disk substrate forming apparatus 51 will be described in more detail. The fixed mold 52 is provided with a fixed core 55 located at a portion where the cavity 54 is formed, and the movable die 53 is provided with a mold base material (movable core) 56 located at a portion where the cavity 54 is formed. Is provided. Under such a configuration, the heat insulating stamper 1 is housed and held in the cavity 54 along the fixed core 55.
[0015]
Further, a fixed bush 57 is provided on the fixed core 55 of the fixed mold 52 and a movable bush 58 is provided on the mold base material 56 of the movable mold 53 at the center of the optical disk substrate 71 (see FIG. 5) to be molded. Are provided respectively. A fixed side sprue 59 that passes through the fixed mold 52 is fixed to the fixed bush 57, and a movable side sprue 60 that passes through the movable mold 53 is fixed to the movable bush 58. A cut punch 61 is provided at the tip of the movable side sprue 60 in the movable bush 58 portion. The cut punch 61 has a central hole 72 formed in the center of the optical disk substrate 71 (see FIG. 5).
As shown in FIG. 3, in the optical disk substrate molding apparatus 51 of the present embodiment, a mold side heat insulating layer 62 and a mirror surface metal layer 63 are laminated on a mold base material 56 by a hot press method, and the heat insulating mold is formed. It is arranged.
Next, as shown in FIG. 5, the optical disc 73 is manufactured using the optical disc substrate 71 formed according to this embodiment. For example, the optical disc 73 is manufactured by depositing the recording layer 74, the reflective layer 75, the protective layer 76, and the print layer 77 in this order on the optical disc substrate 71.
[0016]
In FIG. 3, a molded substrate was produced by setting the thickness of the thermoplastic polyimide film as the mold side heat insulating layer 62 to 20, 50, 150, 250 μm. As a result, the thickness of the mold-side heat insulating layer 62 is 20 μm or more, and it becomes easy to form the optical disc substrate 71 in a concave shape on the reflective surface side of the layer laminated surface (signal surface) as shown in FIG. An optical disk substrate 71 having an ideal shape could be obtained. Further, the heat insulating stamper 1 shown in FIG. 3 can achieve both a sufficient transferability and tact-up of the optical disk substrate forming cycle at a high level. However, when the thickness of the mold-side heat insulating layer 62 is 250 μm, the temperature of the incident light surface side (mirror surface side) becomes too high and the optical disk substrate 71 becomes a large concave shape, that is, the signal surface side has a large convex shape. Therefore, even if the recording layer 74, the reflective layer 75, the protective layer 76, and the print layer 77 are sequentially formed and laminated as shown in FIG. 5A, the warped shape of the optical disk substrate 71 is made an ideal shape. Is impossible. The thermal conductivity of the mold-side heat insulating layer 62 is made smaller than 25 W / m · k. In the heat insulating mold, the thermal conductivity of the metal layer is made larger than that of the heat insulating layer.
[0017]
(Comparative Example 1)
An optical disk substrate 71 is obtained by the same method as in the previous embodiment. However, only the heat insulating stamper 1 was used, and the mold base material was used as it was on the movable side. As a result, the optical disk substrate 71 can secure a sufficient transfer property in a high cycle, but the stamper signal surface side temperature becomes too high, resulting in a large concave shape, and the recording layer 74, the reflective layer 75, the protective layer 76, and the printing layer. When 77 is sequentially formed and laminated, the concave shape is increasingly amplified, making it impossible to make the warped shape of the optical disk substrate 71 ideal.
[0018]
(Comparative Example 2)
An optical disk substrate 71 is obtained by the same method as in the previous embodiment. However, a general stamper without a heat insulating layer was used as it was as the stamper 1 with only the movable heat insulating mold. As a result, the optical disk substrate 71 has a convex shape due to the lower temperature on the stamper signal surface side. When the recording layer 74, the reflective layer 75, the protective layer 76, and the printing layer 77 are sequentially formed and laminated, the warp of the optical disk substrate 71 is increased. It becomes possible to make the shape ideal. However, on the other hand, the transferability is poor in the high cycle, and it is indispensable to extend the cycle time in order to ensure the transferability.
[0019]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, (1) due to the heat insulating action on the stamper side heat insulating layer and the mold side, the resin temperature in contact with the stamper can be maintained even after using the low temperature metal mold after filling with the molten resin. Since it becomes high, sufficient transferability can be obtained. As a result, it is possible to maintain good transferability at a high transfer temperature, and to improve the cycle time of the optical disc substrate molding cycle at a low mold temperature. In addition, the optical disk substrate has a concave shape and warps when it is molded, whereas a cavity is located between the stamper-side heat insulating layer and the mold-side heat insulating layer. Since the heat insulation action occurs, the temperatures on both sides of the optical disk substrate to be molded can be controlled. Therefore, it is possible to prevent the optical disk substrate from warping so that the signal surface side is concave, and to maintain the signal surface accuracy of the optical disk manufactured based on this optical disk substrate.
[0020]
{Circle around (2)} Further, it has strong adhesion between each layer and does not peel off during molding (claims 2, 6, 7, 8, 12, 13).
{Circle around (3)} Since the temperatures on both sides of the optical disk substrate are controlled by an appropriate heat insulating action, the warped shape can be made an ideal shape.
{Circle around (4)} Insulating action acts on the movable mold, and the temperature on the signal surface side of the optical disk substrate can be raised to make it concave (claims 9 and 10).
{Circle around (5)} Since a fine mirror nickel layer to which the surface property of the polished glass is transferred can be obtained, a polishing step such as lapping can be omitted.
{Circle around (6)} The fine surface properties can be maintained without impairing the mirror surface properties of the nickel layer by hot pressing (claims 14, 15, 16).
(7) Further, it is possible to prevent diffusion bonding between the mirror surfaces of the pressure plate and the nickel layer and maintain a fine mirror surface nickel layer (claims 17, 18, and 19).
(8) Furthermore, since the coaxiality is obtained in advance for the inner and outer diameters of the mold base material, the heat insulating layer, and the nickel layer, it is easy to work on the inner and outer diameters of the mold base material, and accuracy is also easily obtained. (Claim 20).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram (cross-sectional view) of a manufacturing process state of a heat insulating mold by a hot press method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view (cross-sectional view) showing a heat insulating mold completed according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal side view showing an optical disk substrate forming apparatus using a heat insulating mold of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view (cross-sectional view) showing a state of resin injected and filled in a cavity formed between a pair of molds.
FIG. 5 is a schematic diagram (cross-sectional view) showing the shape of a completed optical disc and the shape of an optical disc substrate that is the basis of the optical disc.
[Explanation of symbols]
31 ... Heating plate, 32 ... Centering pin, 33 ... Mirror surface pressure plate,
34 ... Spacer, 35 ... Mirror surface nickel layer, 36 ... Heat insulation layer, 37 ... Mold base,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... (Heat insulation) Stamper, 5 ... Transfer surface, 51 ... Optical disk board | substrate shaping | molding apparatus,
52 ... fixed mold, 53 ... movable mold, 54 ... cavity, 55 ... fixed core,
56 ... movable core (mold base material), 57 ... fixed bush, 58 ... movable bush,
59 ... fixed side sprue, 60 ... movable side sprue, 61 ... cut punch,
62 ... Mold side heat insulating layer, 63 ... Mirror surface metal layer, 71 ... Optical disk substrate,
74 ... Recording layer, 75 ... Reflective layer, 76 ... Protective layer, 77 ... Print layer.

Claims

A metal layer, a heat insulating layer, and a mold base material are laminated, and a heat insulating mold manufacturing method for making a heat insulating mold by hot pressing by pressing with a pressure plate,
The method for manufacturing a heat insulating mold, wherein the pressure plate presses the heat insulating mold through a spacer made of a thermosetting film.

The heat insulating mold manufacturing method according to claim 1, wherein the spacer is a thermosetting polyimide.

The method for manufacturing a heat insulating mold according to claim 1, wherein the pressure plate presses the metal layer through the spacer.

The method for manufacturing a heat-insulating mold according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface of the pressure plate is a mirror surface.

The method of manufacturing a heat-insulating mold according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface of the metal layer is a mirror surface.

The method for manufacturing a heat insulating mold according to any one of claims 1 to 5, wherein the heat insulating layer is formed of a material having a low thermal conductivity with respect to the mold base material.

The thickness of the said heat insulation layer is 150 micrometers or less, The heat insulation metal mold | die manufacturing method as described in any one of Claim 1 thru | or 6 characterized by the above-mentioned.

The heat insulation mold manufacturing method according to any one of claims 1 to 7, wherein the heat conductivity of the heat insulation layer is smaller than 25 W / m · k.

The method for manufacturing a heat insulating mold according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat insulating layer is a thermoplastic film.

The method for manufacturing a heat insulating mold according to any one of claims 1 to 8, wherein the heat insulating layer is a thermoplastic polyimide.

The heat insulation mold manufacturing method according to any one of claims 1 to 10, wherein a thermal conductivity of the metal layer is larger than that of the heat insulation layer.

The method for manufacturing a heat insulating mold according to any one of claims 1 to 11, wherein a material of the metal layer is nickel.

13. The heat insulating mold manufacturing method according to claim 1, wherein the hot pressing is performed with a clamping force of 30 kg / cm 2 or more.

The heat insulating mold manufacturing method according to claim 1, wherein the hot pressing is performed at a heating temperature of 300 ° C. or more.

The mold base material has a center hole, and the metal layer, the heat insulating layer, the spacer, and the pressure plate have a center hole larger than the center hole of the mold base material, and the mold base material The heat insulating mold manufacturing method according to claim 1, wherein the heat insulating mold manufacturing method is smaller than the outer shape.

The heat insulating mold manufacturing method according to claim 15, wherein centering is performed using a centering pin matched with an inner diameter of a center hole of the mold base material, and then hot pressing is performed.

The heat insulation metal mold | die produced by the heat insulation metal mold | die manufacturing method as described in any one of Claims 1 thru | or 16.

A heat-insulating mold manufacturing apparatus in which a metal layer, a heat-insulating layer, and a mold base material are stacked and pressed by a pressure plate to form a heat-insulating mold, and the pressure plate is thermosetting A heat insulating mold manufacturing apparatus that presses a heat insulating mold through a spacer made of a film.