JPH10315273A - ディスク用基板の製造装置及びそれに用いるスタンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形サイクルタイムを短縮させることができ
るディスク用基板の製造装置及びそれに用いるスタンパ
を提供すること。 【解決手段】 情報を記録するディスクに用いられる基
板の一面を成形するためのスタンパ２６と、前記スタン
パが装着される成形手段１１とを有するディスク用基板
の製造装置１０にて、前記スタンパと成形手段との間に
介在部材２６ａを配設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、情報を記録する
ディスクに用いられる基板の製造装置及びそれに用いる
スタンパに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報記録ディスクの１つである例えば記
録再生用のミニディスク（Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ Ｍ
Ｄ）等の光磁気ディスクに用いられる基板は、一般にポ
リカーボネート等のプラスチック材料を射出成形するこ
とにより製造されている。この射出成形法は、光磁気デ
ィスクの情報の記録に必要なピット・グルーブが反転形
成されているスタンパと呼ばれる約０．３ｍｍ厚のＮｉ
（ニッケル）原盤を、射出成形機の成形用金型を構成す
る一対のミラー部材の一方のミラー部材の表面に装着
し、スタンパと他方のミラー部材との間に形成されるキ
ャビティ内に溶融樹脂を射出し、スタンパからピット・
グルーブを転写して光磁気ディスク用基板を成形する方
法である。光磁気ディスク用基板の要求特性としては、
寸法・反り・真円度等の機械的特性、複屈折等の光学的
特性、ピット・グルーブ等の転写特性、そして異物・傷
・成形不良等の欠陥特性等が挙げられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した光磁気ディス
ク用基板の成形において製造コストを低減するために
は、上記要求特性を満足しながら成形サイクルタイムを
短縮して行くことが求められる。この成形サイクルタイ
ムを短縮するには、基板成形動作時間、基板冷却時間、
基板取出時間を短縮する必要がある。例えば現行のＲｅ
ｃｏｒｄａｂｌｅＭＤの光磁気ディスク用基板の成形サ
イクルタイムにおいて、基板成形動作時間及び基板取出
時間は射出成形機及び基板取出機の選定で２秒〜４秒ま
で短縮することができる。

【０００４】しかし、成形サイクルタイムのうち５０％
以上を占める基板冷却時間の短縮は現状では困難であっ
た。この理由は、基板冷却時間を短くするに伴って光磁
気ディスク用基板の複屈折は大きくなるが、このことは
特に信号読取りに偏光を利用する光磁気ディスク用基板
にとっては致命的な障害となるからである。例えばＲｅ
ｃｏｒｄａｂｌｅ ＭＤの光磁気ディスク用基板のダブ
ルパスの複屈折規格は±８０ｎｍ以内と規定されている
が、図８に示すように、基板冷却時間を５秒から３秒に
短縮すると、特に光磁気ディスク用基板の内周部の複屈
折が増大し、規格を超えるか又は規格に対する製造マー
ジンが小さくなってしまう。しかし、Ｒｅｃｏｒｄａｂ
Ｉｅ ＭＤ市場の急速な立ち上がりに見られるように、
今後、大幅な製造コスト削減が急務であり、成形サイク
ルタイムの短縮、とりわけ基板冷却時間短縮の実現が極
めて重要な課題となっている。

【０００５】そこで、基板冷却のメカニズムについて調
べた。ここで、射出成形機の成形用金型を構成するミラ
ー部材の表面は、通常は鏡面に仕上げられており、その
ミラー部材の表面に接触する側のスタンパの面、即ちピ
ット・グルーブが反転形成されていない側の面（以下、
裏面という）は、一般的に規定されている表面粗度０．
２Ｓ〜１．０Ｓに仕上げられている。従って、図９に示
すようにミラー部材１の表面はスタンパ２の裏面の粗さ
の頂点と点接触状態にある。このような点接触状態にお
いては、基板冷却時の溶融樹脂の熱量はスタンパ２から
この粗さの頂点を介してミラー部材１に拡散していく。
このため、溶融樹脂の熱量を伝達できる実質的な接触面
積はスタンパ面積より大幅に小さく、基板冷却に時間が
掛かってしまうのである。

【０００６】溶融樹脂の熱量を伝達できる実質的な接触
面積をスタンパ面積と同等にして基板冷却時間を短縮さ
せるためには、スタンパ２の裏面を鏡面に仕上げれば良
いが、ミラー部材１の表面とスタンパ２の裏面とが真空
密着してしまい、取り扱いが困難になると共に、成形サ
イクル毎のミラー部材１とスタンパ２との摺動が全く無
くなり、多重転写等を引き起こすという別の弊害が発生
してしまうという問題があった。

【０００７】この発明は、上述した事情から成されたも
のであり、成形サイクルタイムを短縮させることができ
るディスク用基板の製造装置及びそれに用いるスタンパ
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
あっては、情報を記録するディスクに用いられる基板の
一面を成形するためのスタンパと、前記スタンパが装着
される成形手段とを有するディスク用基板の製造装置で
あって、前記スタンパと成形手段との間に介在部材を配
設することにより達成される。

【０００９】上記構成によれば、介在部材によりスタン
パと成形手段とが密着するので、ディスク用基板の熱伝
達効率を高めることができ、ディスク用基板の成形サイ
クルタイムを短縮させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発
明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるもの
ではない。

【００１１】図１は、この発明のディスク用基板の製造
装置の実施形態である射出成形機の一例を示す断面平面
図である。このディスク用基板の製造装置１０は、成形
手段である固定金型側の信号面ミラー部材１１と可動金
型側の読取面ミラー部材１２を備えている。信号面ミラ
ー部材１１の一端面には、スタンパ２６がスタンパ押さ
え１３を介して取り付けられている。読取面ミラー部材
１２の一端面には、溶融樹脂が射出されてディスク用基
板が形成されるキャビティ１４が設けられている。さら
に、信号面ミラー部材１１の他端面からキャビティ１４
の中央に貫通し、キャビティ１４内に溶融樹脂を導くた
めのゲート１５が設けられている。読取面ミラー部材１
２には、ディスク用基板のセンター穴となる部分を切断
するためのカットパンチ１６が備えられている。

【００１２】ここで、信号面ミラー部材１１の表面とス
タンパ２６の裏面との実質的な接触面積を増大させて熱
伝達効率を向上させるには、信号面ミラー部材１１の表
面とスタンパ２６の裏面との間に、成形中のスタンパ２
６の温度範囲である８０゜Ｃから２００゜Ｃの間で外力
に対して容易に塑性変形が可能な部材を介在させ、スタ
ンパ２６の裏面の粗さを補償することが有効である。こ
の介在部材の材料としては、熱伝達効率を向上させるた
め熱伝導率が大きく、また成形安定性を確保するため上
記温度範囲内で容易に溶融、酸化しない金属が望まし
い。仮に、介在部材が溶融してしまうと、信号面ミラー
部材１１とスタンパ２６が接着して分離することが困難
となったり、溶融した金属が成形用金型内で移動して成
形不可能になってしまうからである。また、介在部材が
酸化してしまうと、酸化した金属が成形用金型内に飛散
し、ディスク用基板の欠陥となってディスク用基板の特
性が悪化してしまうからである。

【００１３】これらの要求に合致する金属材料としては
貴金属が挙げられる。Ｃｕ（銅）、Ａｇ（銀）、Ａｕ
（金）等の貴金属は、図２に示すように各種金属元素の
中で熱伝導率が比較的高く、８０゜Ｃから２００゜Ｃの
温度範囲内で容易に溶融、酸化せず、かつ外力に対して
容易に塑性変形する金属だからでる。従って、Ｉｎ（イ
ンジウム）、Ｐｂ（鉛）、Ｓｎ（錫）等の半金属あるい
はこれらの合金は、８０゜Ｃから２００゜Ｃの温度範囲
内で外力に対して容易に塑性変形するが、図２に示すよ
うに各種金属元素の中で熱伝導率が比較的低く、８０゜
Ｃから２００゜Ｃの温度範囲内で溶融し、また溶融樹脂
から発生するガスにより腐食や酸化するので、介在部材
の材料としては好ましくない。

【００１４】以上のような理由から、このディスク用基
板の製造装置１０の信号面ミラー部材１１の一端面に装
着されるスタンパ２６の裏面には、貴金属層２６ａが、
真空蒸着法、メッキ法、スパッタリング法等により成膜
されている。但し、貴金属が熱伝導率が高いといって
も、総合的な熱伝導率を考慮した場合、貴金属層２６ａ
の厚さにも限度がある。また、貴金属層２６ａの厚さ
は、その塑性変形を利用してスタンパ２６の裏面の粗さ
を埋めて実質的な接触面積を増大できる最小限度の厚さ
に留めるべきである。そこで、通常、スタンパ２６の裏
面の表面粗度Ｒｍａｘは０．２μｍ〜１．０μｍである
から、貴金属層２６ａの厚さの下限としては、上記表面
粗度Ｒｍａｘの半分の値０．１μｍ〜０．５μｍ程度が
適当である。また、貴金属層２６ａの厚さの上限として
は、１０μｍを超えると成形中にＡｕが中央部に偏在し
てディスク基板の形状が異常となってしまうので、１０
μｍ以下とすることが望ましい。

【００１５】上述したディスク用基板の製造装置１０の
信号面ミラー部材１１の一端面に装着されるスタンパ２
６の作成工程例について図３及び図４を参照して説明す
る。先ず、円板状のガラス原盤２０の表面にレジスト２
１をスピンコート法等により塗布する。このガラス原盤
２０の表面は鏡面に仕上げられているので、塗布したレ
ジスト２１の表面もガラス原盤２０の表面性を反映して
鏡面となる（図３（Ａ））。レジスト２１を塗布した
後、レジスト２１の表面にディスク用基板に形成するピ
ット・グルーブのパターンをレーザ発振器２２を用いて
描画する。その際、レジスト２１がポジ型レジストであ
れば、レーザ光Ｌが照射された箇所が現像した際に流れ
落ちるので、ピットとなる箇所にはレーザ光Ｌを照射せ
ず、グルーブとなる箇所にレーザ光Ｌを照射するように
してパターンを描画する（図３（Ｂ））。

【００１６】ピット・グルーブのパターンを描画した
後、レジスト２１を現像する。これにより、レーザ光Ｌ
が照射されていない箇所のレジスト２１が残る（図３
（Ｃ））。レジスト２１を現像した後、ガラス原盤２０
の表面にＮｉ（ニッケル）を無電解メッキする（図４
（Ｄ））。さらに、この無電解メッキ層２３の表面にＮ
ｉを電解メッキする（図４（Ｅ））。これにより、ガラ
ス原盤２０の表面にＮｉが堆積して無電解メッキ層２３
及び電解メッキ層２４で成るスタンパ原形２５ができ
る。ここで、無電解メッキと電解メッキを行う理由は以
下の通りである。無電解メッキは、堆積速度は遅いが、
メッキ工程中にメッキ浴に泡が発生しないので、欠陥の
ないメッキ層を形成することができる。一方、電解メッ
キは、堆積速度は速いが、メッキ工程中にメッキ浴に泡
が発生するため、泡がメッキ層に巻き込まれ欠陥ができ
る可能性がある。そこで、先ず、スタンパ２６として使
用する際の表面転写性を良好なものとするために、工数
が掛かっても欠陥の無い無電解メッキ層２３を形成して
おき、次に、スタンパ２６として使用する際の成形圧力
に耐えうるような厚さとするために、欠陥が有っても工
数の掛からない電解メッキ層２４を形成する。

【００１７】そして、無電解メッキ層２３及び電解メッ
キ層２４をガラス原盤２０から剥離してスタンパ原型２
５とする（図４（Ｆ））。最後に、スタンバ原型２５の
裏面の表面粗度Ｒｍａｘを測定し、その表面粗度Ｒｍａ
ｘが例えば１μｍであった場合は、スタンバ原型２５の
裏面に例えば真空蒸着法によりＡｕを厚さ０．５μｍ蒸
着して貴金属層２６ａを成膜し最終的なスタンパ２６と
する（図４（Ｇ））。

【００１８】このようにして作成したスタンパ２６を用
いたディスク用基板の製造装置１０によるディスク用基
板の射出成形工程例について図５を参照して説明する。
先ず、信号面ミラー部材１１の表面にスタンパ２６を取
り付け、読取面ミラー部材１２を移動させてキャビティ
１４を閉じる（図５（Ａ））。そして、ゲート１５を介
してキャビティ１４内に溶融樹脂を充填する（図５
（Ｂ））。溶融樹脂を充填した後に樹脂が半溶融状態と
なったら、カットパンチ１６をキャビティ１４内に突出
させて半溶融樹脂の内径を切断する（図５（Ｃ））。次
に、半溶融樹脂を冷却して固化させ（図５（Ｄ））、カ
ットパンチ１６を読取面ミラー部材１２内に戻すと共に
読取面ミラー部材１２を移動させてキャビティ１４を開
く（図５（Ｅ））。最後に、キャビティ１４内からディ
スク用基板３０及びスプルー（カットパンチ１６により
切断された樹脂の内径の部分）３１を取り出し、ディス
ク用基板３０を次の工程に搬送し、スプルー３１を廃棄
する（図５（Ｆ））。尚、この例では、スタンパ２６を
信号面ミラー部材１１のみに取り付けたが、読取面ミラ
ー部材１２にも取り付けて射出成形する場合の工程は上
記工程と基本的に同じである。

【００１９】上述したディスク用基板３０の成形後、ス
タンパ２６が装着された状態の信号面ミラー部材１１を
取り外し、その断面側面を観察したところ、図６に示す
ように貴金属層２６ａは成形中の圧力により塑性変形し
て信号面ミラー部材１１の表面と密着していた。このこ
とから、スタンパ原型２５の裏面の粗さにかかわらず、
貴金属層２６ａを介在させることで接触面積を大幅に増
大させることができる。従って、ディスク用基板３０の
冷却効率を大幅に改善させ、図７に示すように基板冷却
時間を３秒としてもディスク用基板の複屈折を規格内に
することができた。また、ディスク用基板３０を複数枚
成形後、スタンパ２６が装着された状態の信号面ミラー
部材１１を取り外し、その断面側面を観察したところ、
溶融樹脂から発生するガスによる貴金属層２６ａの腐食
や酸化はほとんど見られなかった。従って、スタンパ寿
命間の基板欠陥特性も良好な結果を得ることができた。

【００２０】尚、貴金属の中でも、Ｃｕ、Ａｇについて
は、Ａｕと同様の結果が得られたが、Ｃｕ、ＡｇはＡｕ
と比較して酸化し易いので、長期間の使用には不向きで
ある。但し、多品種少量生産の場合のように長期間の使
用を余り考慮しなくても良いときは、Ｃｕ、ＡｇはＡｕ
と比較して安価であるので有利となる。尚、上述した実
施形態では、貴金属層２６ａをスタンパ２６の裏面に形
成したが、これに限定されるものではなく、スタンパ２
６の裏面と信号面ミラー部材１１の表面との実質的な接
触面積を増大させることが可能であれば良く、例えば貴
金属層を信号面ミラー部材１１の表面にのみ形成した
り、スタンパ２６の裏面及び信号面ミラー部材１１の表
面の両者に形成しても良い。

【００２１】以上のような構成により、成形サイクルタ
イムを短縮させることができるので、ディスク用基板の
生産性を大幅に向上させることができる。また、ディス
ク用基板の複屈折等の光学特性に対する成形条件の範囲
が広がるので、製造マージンを広げることができ、歩留
りを向上させて製造コストを抑えることが可能となる。
更に、従来はスタンパと金型ミラー部材とが摩滅して表
面粗度が成形ショット数に比例して悪化していたが、貴
金属層の潤滑作用によりスタンパの耐久性を大幅に向上
させることができ、スタンパ寿命を延ばすことが可能と
なる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ディ
スク用基板の成形サイクルタイムを短縮させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のディスク用基板の製造装置の実施形
態である射出成形機の一例を示す断面平面図。

【図２】種々の金属元素の熱伝導率を示す図。

【図３】図１のディスク用基板の製造装置に用いるスタ
ンパの作成工程例を示す第１の図。

【図４】図１のディスク用基板の製造装置に用いるスタ
ンパの作成工程例を示す第２の図。

【図５】図１のディスク用基板の製造装置によるディス
ク用基板の射出成形工程例を示す図。

【図６】図１のディスク用基板の製造装置におけるスタ
ンパ近傍の断面側面図。

【図７】図１のディスク用基板の製造装置により製造し
たディスク用基板の半径方向位置における複屈折の変化
を示す図。

【図８】従来のディスク用基板の製造装置により製造し
たディスク用基板の半径方向位置における複屈折の変化
を示す図。

【図９】従来のディスク用基板の製造装置におけるスタ
ンパ近傍の断面側面図。

【符号の説明】 １０・・・ディスク用基板の製造装置、１１・・・信号
面ミラー部材、１２・・・読取面ミラー部材、２６・・
・スタンパ、２６ａ・・・貴金属層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報を記録するディスクに用いられる基
   板の一面を成形するためのスタンパと、前記スタンパが
   装着される成形手段とを有するディスク用基板の製造装
   置であって、 前記スタンパと成形手段との間に介在部材を配設したこ
   とを特徴とするディスク用基板の製造装置。
2. 【請求項２】 前記介在部材が、貴金属で成る請求項１
   に記載のディスク用基板の製造装置。
3. 【請求項３】 前記介在部材が、前記スタンパ及び成形
   手段の少なくとも一方に一体形成されている請求項１に
   記載のディスク用基板の製造装置。
4. 【請求項４】 情報を記録するディスクに用いられる基
   板の一面を成形するために成形手段に装着されるスタン
   パであって、 前記成形手段に対する装着面に介在部材が一体形成され
   ていることを特徴とするスタンパ。
5. 【請求項５】 前記介在部材が、貴金属で成る請求項４
   に記載のスタンパ。