JPH081772A - スタンパーつき成形ロール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡便な製造工程により製造可能で、且つ、メ
ンテナンスが容易であるスタンパー付き成形ロールを提
供する。 【構成】 パターン成形用のスタンパー１２がロールの
表面に設けられたスタンパーつき成形ロールにおいて、
該ロールが複数のブロック１１よりなることを特徴とす
るスタンパーつき成形ロール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形パターンを連続的
に成形するために用いるスタンパーつき成形ロールに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、樹脂成形は広く一般的に用いられ
ており、その製造方法については様々な方法が知られて
いる。その製法としては、軟化したプラスチック材料を
スタンプにてプレスした後に、固化させる圧縮成形（Ｃ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｍｏｌｄ）法、スタンパーを配
設した金型内に溶融したプラスチック材料を射出して固
化させる射出成形（Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ Ｍｏｌｄ）
法、紫外線硬化樹脂を用いパターンを転写する２Ｐ（Ｐ
ｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）法、パター
ンを配設した型に溶融したプラスチック材料を注入し固
化させた後、脱型する注型（Ｃａｓｔｉｎｇ Ｍｏｌ
ｄ）法等を挙げることができる。

【０００３】また、成形方法の中で、特に微細形状の成
形は著しい発展を遂げ、多くの提案がなされてきた。近
年では、低コスト且つその量産性を向上させるため、連
続して微細成形を行う方法が提案されている。その最も
代表的な方法は、特開平３−１１３７５０号公報にある
ように、溶融した樹脂をダイから押し出し、樹脂シート
を成形し、この樹脂シートが硬化する前に、スタンパー
つき成形ロールと、このロールと対向して配置されたロ
ールとで、これを挟圧し、この樹脂シートにパターンを
転写する、いわゆる連続押出成形方法である。

【０００４】これら、微細成形が可能な連続押出成形
は、光ディスク、光カード、光テープ等の光記録媒体用
基板の連続成形方法として多く用いられている。

【０００５】この連続成形方法に用いられているスタン
パーつき成形ロールは、円筒のロールに円周長の長尺な
スタンパーを巻き付ける方法や、円周ロール本体に成形
パターンを切削する方法が用いられていた。図３は従来
のスタンパー付き成形ロールを示す模式図である。

【０００６】図４は連続押出成形方法を説明する概念図
である。図中、４１は第２ロール（スタンパーつき成形
ロール）、４２は成形樹脂シート、４３は溶融押出機、
４４はＴダイ、４５は第１ロール、４６は第３ロールで
ある。

【０００７】溶融押出機４３のＴダイ４４からシート状
に押し出された樹脂シート４２は、第１ロール４５と第
２ロール４１との間に導かれ、挟圧され、成形パターン
が転写される。

【０００８】成形物の中でも特に、光記録媒体用基板
は、基板の複屈折が極力小さいことが望まれている。こ
のため、第１、第２ロールで樹脂を挟圧する際、樹脂温
度を高く保ち、樹脂の粘度を下げることが望ましく、３
本のロール温度を樹脂の軟化点温度にできるだけ近づけ
て成形することや、更に、スタンパーとロールとの間に
断熱層を設けることが行われている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
スタンパーつき成形ロールは、まずロールを真円に削り
出し、更に、長尺スタンパー作製してこれを超平面に仕
上げ、ロールに密着させて固定する方法により作製され
ていた。そして、前記削り出し工程は、高精度が要求さ
れるので大変コストがかかる、という問題点があった。

【００１０】更に、ロールの１箇所にでも歪み、傷が発
生すればロールそのものを交換する必要があった。ま
た、スタンパーは、複数個パターンを配置しているの
で、このうち１箇所でも傷つけば、スタンパー全体を廃
棄せざるを得なかった。

【００１１】以上のように、ロール、スタンパーともに
全くメンテナンスが効かず、また、コストのかかる製造
工程であった。

【００１２】また一方、連続成形法においては、低複屈
折を実現させるために、第２ロール４１の温度を高くコ
ントロールしておくと、第２ロール上のシート４２の冷
却が不十分なまま、第２ロールから第３ロールへシート
が移行してしまうため、成形されたシートが第２ロール
スタンパーに粘着して剥離しにくくなって、シートの流
れ方向と垂直に縞模様が入ったり、剥離の際に新たに複
屈折が発生する原因となっていた。逆に、形成されたシ
ートが粘着しないようなロール温度にすると転写性が悪
い上に、成形品の低複屈折が実現されなかった。

【００１３】本発明は、上記従来技術に鑑みて、簡便な
製造工程により製造可能で、且つ、メンテナンスが容易
であるスタンパー付き成形ロールを提供することを目的
とする。

【００１４】また、本発明は、複屈折が小さい光記録媒
体用基板を作製することのできるスタンパーつき成形ロ
ールを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】発明者らは、鋭意研究に
より従来技術を改良した結果として、上記目的を達成す
る本発明を完成した。

【００１６】即ち、本発明は、パターン成形用のスタン
パーがロールの表面に設けられたスタンパーつき成形ロ
ールにおいて、該ロールが複数のブロックよりなること
を特徴とするスタンパーつき成形ロールである。

【００１７】また、本発明の成形ロールは、ブロックの
内部が空洞であることを含むものである。

【００１８】また、本発明の成形ロールは、ブロックが
空洞部分を有さないことを含むものである。

【００１９】また、本発明の成形ロールは、ブロック
が、ブロックどうしの組み合せのための凹凸部分を有す
ることを含むものである。

【００２０】また、本発明の成形ロールは、パターン成
形用のスタンパーがブロック表面に直接形成されている
ことを含むものである。

【００２１】また、本発明の成形ロールは、各ブロック
毎に温度コントロールされたものを含むものである。

【００２２】また、本発明の成形ロールは、ヒーターに
より温度コントロールされたものを含むものである。

【００２３】また、本発明の成形ロールは、熱媒オイル
により温度コントロールされたものを含むものである。

【００２４】

【作用】これまで一円柱であったロールを複数のブロッ
クを組み合わせたロールにすることにより、ブロック単
位で加工することが可能になるので、取り扱い易い大き
さになり加工が施し易くなるばかりではなく、ロール又
はスタンパーの一部分に歪みや傷等の不都合が生じた場
合、破損部分のブロックのみを交換することが可能にな
るため、スタンパーロールの部分的なメンテナンスが可
能になる。

【００２５】更に、一円柱であったロールをブロックの
組み合せにより構成し、各ブロックを独立に温度コント
ロールすることにより、成形ロール４１のうち樹脂を挟
圧する部分では、基板の複屈折が低くなるように、ブロ
ック温度を樹脂軟化点温度に近い温度で制御し、且つ、
樹脂シート４２が第２ロールから第３ロールに移行する
部分ではシートが第２ロールから剥離し易い温度にブロ
ック温度を制御することができる。

【００２６】これによって、低複屈折なシートの成形が
可能となり、且つ、成形されたシートがロールに粘着し
て剥離しにくくなって、シートの流れ方向と垂直に縞模
様が入ったり、剥離の際に新たに複屈折が発生すること
がなくなり、品質のよい基板成形が可能になる。

【００２７】以下、図面に基づいて本発明を説明する。

【００２８】図１は、本発明のスタンパーつき成形ロー
ルの一例を示す模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）
は側面図である。

【００２９】図中、１はスタンパーつき成形ロール、１
１はロールブロック、１２はパターン、１３は回転軸、
１４はブロック固定治具である。

【００３０】ロールを形成するロールブロックは、ブロ
ックを組み合わせることによってロールができあがるも
のであればどのような形状でもよい。

【００３１】図２は、特に好ましいブロック形状を示す
模式図である。各ブロックが同じ形状であることは、ブ
ロックがロールのどの部分にも区別なく使用できるので
好ましい。また、図２（ｂ）、（ｃ）に示したように、
ブロックは互いに、組み合せが崩れないような凸部、凹
部又は突起等の組み込み部分を設けてもよい。ブロック
は、材料の塊でもよいし、図２（ｄ）に示すように、外
側の面と骨組みとからなるものであってもよい。また、
図２中、（ａ）及び（ｅ）で示されるブロックは外観が
同一であるが、（ａ）で示されるものは空洞部分を有さ
ない塊であり、（ｅ）で示されるものは空洞部分を有す
る中空構造である。（ｅ’）は（ｅ）で示されるＡＢ切
断線に沿った切断面である。

【００３２】組み上がったブロックは、軸にはめ込む方
法や、固定治具にネジで止める方法等により固定され
る。

【００３３】ロール上へのスタンパーの形成方法は、シ
ート状スタンパーにパターンを作製し、各ブロック表面
にネジや接着剤等により取り付けてもよいし、ダイヤモ
ンドバイトなどでブロック表面を直接切削加工したり、
ロールブロックにフォトレジストを塗布しフォトリソ工
程によりパターンニングを行い、エッチングしてスタン
パーを形成してもよい。

【００３４】ロールブロックの材料としては、金属、半
導体、誘電体、合金等を挙げることができる。特に、Ａ
ｌ、超硬合金、金型用鋼（例えば、マルエージング鋼、
Ｃｒ鋼）等が好ましい。

【００３５】ロールブロックの温度調節方法としては、
ブロック内にヒーターを鋳こんで温度調節する方法、ブ
ロック内を空洞にして、中に温度調節用オイルを循環さ
せて温度調節を行う方法、熱源の機能をもたせたものを
ブロックにする方法等を挙げることができる。

【００３６】本発明の成形ロールは、光記録媒体用の基
板作製に特に好適である。図５は本発明の成形ロールを
使用して作製した光カード５１のパターン例を示す模式
図である。図中、５２は光記録領域、同図（ｂ）は光記
録領域を拡大した図であり、５３は記録トラック、５４
はプリフォーマットトラック、５５はプリフォーマット
ピットである。

【００３７】図６はブロック毎に温調可能な成形ロール
を使用する連続成形法の一例を示す模式図である。図
中、６１〜６８は成形ロールを構成するロールブロック
である。

【００３８】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。

【００３９】実施例１ Ｃｒ鋼で図２（ａ）に示した１／８円柱の扇柱状ブロッ
クを作製し、厚さ１００μｍのニッケルメッキを施した
後、ダイヤモンドバイトで表面を成形パターンに切削し
てスタンパーつき成形ブロックを作製した。パターンは
図５に示したような、縦８５ｍｍ、横５４ｍｍの光カー
ド用のパターンをロールの軸方向に平行に記録トラック
が配置されるようにして設けた。次にこの各スタンパー
つきロールブロック８個を組み合わせ、成形ロールを作
製した。このロールを図４に示した連続成形機に組み込
んで、樹脂成形を行い、光カード用基板を作製した。

【００４０】実施例２ 炭素鋼で図２（ｄ）に示した１／８円柱の空洞部を有す
る扇柱状ブロックを作製した。スタンパーは、特開平３
−１８５６４５号公報、特開平３−９５７３８号公報に
示されるような方法で接着剤を用いてロールに配設し
た。パターンは図５に示したような、縦８５ｍｍ、横５
４ｍｍの光カード用のパターンをロールの軸方向に平行
に記録トラックが配置されるようにして設けた。各スタ
ンパーつき成形ブロックを組み合わせ円柱状のスタンパ
ーつき成形ロールを作製した。ロール内部の空洞部には
成形温度調節用オイル（三菱石油製ダイヤモンドサーモ
オイル）を充填し、温度調節に用いた。このロールを図
４に示した連続成形機に組み込んで、樹脂成形を行い、
光カード用基板を作製した。

【００４１】実施例３ 温度調節用のヒーターを鋳こんだ炭素鋼で図２（ａ）に
示した１／８円柱の扇柱状ブロック（円直径２００ｍ
ｍ、長さ３６０ｍｍを作成し、厚さ１００μｍのニッケ
ルメッキを施した後、ダイヤモンドバイトで表面に成形
パターンを切削し、スタンパーつき成形ブロックを作製
した。パターンは図５に示したような、縦８５ｍｍ、横
５４ｍｍの光カード用のパターンをロールの軸方向に平
行に記録トラックが配置されるようにして設けた。次
に、この各スタンパーつきロールブロック８個を組み合
わせ、スタンパーつき成形ロールを作製した。このロー
ルを図６に示した連続押出成形機に組み込んで成形を行
った。樹脂としてポリカーボネート樹脂（三菱ガス化学
製Ｓ−２０００Ｒ、離型剤０．１％含有）を使用し、押
出機には、スクリュー径６５ｍｍφの押出機（日立造船
産業製ＳＨＴ６５型）、Ｔダイは、リップ面長３００ｍ
ｍのものを使用した。尚、Ｔダイ温度＝３２０℃、成形
速度＝３ｍ／ｍｉｎとして、ロールブロックの温度調節
は、図６に示したように、ロールブロックの位置を６１
から６８としたとき、ロールの表面温度を表１のように
制御した。樹脂を挟み込む位置６１のブロックの温度は
良好な樹脂成形と低い複屈折とを実現させるために高い
温度に制御し、あるいは徐々に温度を変化させ、位置６
５のブロックでは、シートが剥離し易いように低い温度
に制御した。

【００４２】

【表１】 上記の製造方法により厚さ４００μｍ、複屈折２０ｎｍ
以下の光カード用基板を得た。また、成形中、シートが
第２ロールにはりつくことは全くなく、はりつきによる
縞模様も全く発生しなかった。

【００４３】実施例４ Ｃｒ鋼で図２（ｅ）に示した１／８円柱の扇柱状ブロッ
ク（円直径２００ｍｍ、長さ３６０ｍｍ）を作製した。
スタンパーは、特開平３−１８５６４５号公報、特開平
３−９５７３８号公報に示されるような方法で接着剤を
用いてロールに配設した。パターンは図５に示したよう
な、縦８５ｍｍ、横５４ｍｍの光カード用のパターンを
ロールの軸方向に平行に記録トラックが配置されるよう
にして設けた。各スタンパーつき成形ブロックを組み合
わせ円柱状のスタンパーつき成形ロールを作製した。ロ
ール内部の空洞部には成形温度調節用オイル（三菱石油
製ダイヤモンドサーモオイル）を充填し、温度調節に用
いた。このロールを図６に示した連続押出成形機に組み
込んで樹脂成形を行い、光カード用基板を作製した。樹
脂として、ポリカーボネート（帝人化成製ＡＤ５５０
３）を使用し、押出機、Ｔダイは実施例１と同様にし
た。

【００４４】ロールブロックの温度調節は、図６に示し
たように、ロールブロックの位置を６１から６８とした
とき、ロール表面の温度を表２のように制御した。

【００４５】

【表２】 上記の製造方法により厚さ４００μｍの、複屈折２０ｎ
ｍ以下の光カード用基板を得た。また、成形中、シート
が第２ロールにはりつくことは全くなく、はりつきによ
る縞模様も全く発生しなかった。

【００４６】比較例１ 図３に示したような、従来のロールを、図４に示した連
続押出成形機に組み込んで樹脂成形を行い、光カード用
基板を作製した。樹脂として、ポリカーボネート（帝人
化成製ＡＤ５５０３）を使用し、押出機にはスクリュー
径６５ｍｍφの押出機（日立造船産業製ＳＨＴ６５
型）、Ｔダイは、リップ面長３００ｍｍものを使用し
た。尚、Ｔダイ温度＝３２０℃、成形速度＝３ｍ／ｍｉ
ｎ、ロールの表面温度が１８０℃になるように制御し
た。結果、光カード用基板を得た。成形を続け３０分を
過ぎた時点で、樹脂シートが第２ロールに粘着しはじめ
樹脂シートに、はりつきによる縞模様が発生した。ま
た、成形基板の複屈折は、１１０以上２００ｎｍ以下で
あった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ブロック単位での加工が可能であるので、成形ロールの
取り扱いや、加工が容易になる。更に、歪みや傷等の不
都合が生じた部分のブロックのみを交換することが可能
になるので、ロールの部分的なメンテナンスが可能にな
った。これまで、ロールに歪みや傷が発生した場合、ロ
ール全体を交換する必要があったが、本発明では損傷部
分のロールブロックのみを交換すればよいので、メンテ
ナンスのコストは１／４〜１／８になった。

【００４８】更に、ロールの部分的な温度制御が可能に
なるので、低複屈折の基板を安定して成形することが可
能になり、また、成形中、シートがロールにはりつくこ
とは全くなく、はりつきによる縞模様、新たな複屈折も
全く発生しなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスタンパーつき成形ロールの一例
を示す模式図である。

【図２】本発明に係る成形ロールを形成するブロックの
構成例を示す模式図である。

【図３】従来の成形ロールの構成例を示す模式図であ
る。

【図４】成形ロールを使用する連続成形方法の一例を示
す模式図である。

【図５】本発明に係る成形パターンの一例を示す模式図
である。

【図６】本発明に係る成形ロールを使用する連続成形方
法の一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ スタンパーつき成形ロール １１ ロールブロック １２ 成形パターン １３ 回転軸 １４ 固定治具 ２１ ロールブロック ４１ スタンパーつき成形ロール ４２ 成形樹脂シート ４３ 溶融押出機 ４４ 成形ロール ４５ 第１ロール ４６ 第３ロール ５１ 光カードパターン ５２ 光記録領域 ５３ 記録トラック ５４ プリフォーマットトラック ５５ プリフォーマットピット ６１〜６８ ロールブロック

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パターン成形用のスタンパーがロールの
   表面に設けられたスタンパーつき成形ロールにおいて、
   該ロールが複数のブロックよりなることを特徴とするス
   タンパーつき成形ロール。
2. 【請求項２】 ブロックの内部が空洞である請求項１に
   記載のスタンパーつき成形ロール。
3. 【請求項３】 ブロックが空洞部分を有さない請求項１
   に記載のスタンパーつき成形ロール。
4. 【請求項４】 ブロックが、ブロックどうしの組み合せ
   のための凹凸部分を有する請求項１に記載のスタンパー
   つき成形ロール。
5. 【請求項５】 パターン成形用のスタンパーがブロック
   表面に直接形成されている請求項１に記載のスタンパー
   つき成形ロール。
6. 【請求項６】 各ブロック毎に温度コントロールされた
   請求項１に記載のスタンパーつき成形ロール。
7. 【請求項７】 ヒーターにより温度コントロールされた
   請求項６に記載のスタンパーつき成形ロール。
8. 【請求項８】 熱媒オイルにより温度コントロールされ
   た請求項６に記載のスタンパーつき成形ロール。