KR20070120018A - 윤활제 조성물 및 그것을 도포하여 이루어지는 물품, 광디스크용 기판의 성형 스탬퍼, 광 디스크용 기판의 성형금형 장치, 광 디스크용 기판의 성형 방법 및 윤활막의형성 방법 - Google Patents
윤활제 조성물 및 그것을 도포하여 이루어지는 물품, 광디스크용 기판의 성형 스탬퍼, 광 디스크용 기판의 성형금형 장치, 광 디스크용 기판의 성형 방법 및 윤활막의형성 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고정 미러 (21)의 스탬퍼 (22)와의 접촉부 및/또는 스탬퍼(22)의 고정 미러 (21)과의 접촉부에, 인산에스테르류를 함유하는 경계 윤활막 (1)을 배치하고, 캐비티 (14)에 재료를 충전하여 광 디스크용의 디스크 기판을 형성한다.
윤활제 조성물, 고정 미러, 스탬퍼, 인산에스테르류, 경계 윤활막, 광 디스크, 성형 금형 장치
Description
본 발명은 윤활제 조성물 및 그것을 도포하여 이루어지는 물품, 광 디스크용 기판의 성형 스탬퍼, 광 디스크용 기판의 성형 금형 장치, 광 디스크용 기판의 성형 방법 및 윤활막의 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 광 디스크용 디스크 기판은, 예를 들면 도 15에 나타낸 바와 같은 금형 (101)을 구비하는 성형 장치로 성형된다. 금형 (101)은, 예를 들면 스테인레스강 등의 철계 재료를 포함하는 2개의 금형, 고정측 금형 (102) 및 가동측 금형 (103)을 구비하고, 가동측 금형 (103)은 형 개방이 가능하며, 고정측 금형 (102)의 고정 미러 (121)에는 광 디스크의 랜드/그루브 또는 피트 등의 요철 정보 신호를 전사하기 위한 요철 형상을 구비한 스탬퍼 (122)가 설치되어 있다. 또한, 고정측 금형 (102) 내에는 디스크 기판의 재료인 수지를 주입하기 위한 스프루 부싱 (123)이 형성되어 있다.
금형 (101)에 의한 디스크 기판의 성형은, 예를 들면 다음과 같이 하여 행해진다. 고정 미러 (121)에 스탬퍼 (122)를 부착한 후, 가동측 금형 (103)을 고정측 금형 (102)측에 대하여 근접하는 방향으로 이동하여 금형 (101)을 폐쇄한다. 고정측 금형 (102)와 가동측 금형 (103) 사이에 형성되는 공극부의 캐비티 (114)로 스프루 부싱 (123)을 통해 수지를 충전하고, 스탬퍼 (122)에 새겨진 요철 형상을 수지에 전사한다. 이 요철 형상의 전사 후, 충전한 수지를 냉각하고, 냉각 후 가동측 금형 (103)의 형 개방을 행한다. 형 개방 완료 후, 이젝터 (130)에 의해 스프루 부싱 (123)에 존재하는 수지와 캐비티 (114)에 의해 성형되어 광 디스크용 디스크 기판이 되는 성형체를 밀어올려 가동측 금형 (103)으로부터 성형체를 박리시킨다. 상기 이젝터 (130)에 의한 이젝터 작동 종료 후, 도시하지 않은 취출기에 의해 디스크 기판을 성형 장치의 외부로 이송한다.
이러한 일련의 성형 공정 중에서, 스프루 부싱 (123)을 통해 용융 수지가 캐비티 (114)에 충전될 때, 스탬퍼 (122)에는 수지의 점성에 의해 방사상 방향으로 기능하는 인장 응력이나, 가열 및 냉각의 반복에 의해 온도에 의한 열 응력이 작용한다. 한편, 고정 미러 (121)에는 수지의 점성에 의한 인장 응력 및 열 응력은 거의 작용하지 않는다. 따라서, 이들 응력에 의해 고정 미러 (121)과 스탬퍼 (122) 사이에는 방사상 방향으로 마찰력이 발생하고, 스탬퍼 (122)와 고정 미러 (121)은 서로의 접촉 부분에서 마모된다.
상기 마모는 응착 마모라고 불리우며, 고정 미러 (121)의 표면 또는 스탬퍼 (122)의 뒷면을 새겨넣는다. 즉, 미시적으로는 스탬퍼 (122) 및 고정 미러 (121)의 접촉면은 완전한 평면이 아니며, 서로의 접촉면에는 요철이 형성된다. 이 요철은 디스크 기판의 표면을 요철로 할 뿐만 아니라, 스탬퍼 (122)와 고정 미러 (121)의 마찰력을 증대시켜 스탬퍼 (122)의 팽창 수축 운동을 방해한다. 이러한 상태에서 성형된 디스크 기판은, 어드레스 에러의 원인이 되는 어드레스 피트의 형상 붕괴나 서보 에러의 원인이 되는 랜드/그루브의 진원도의 악화를 유발하고, 이들이 허용 범위를 초과한 디스크 기판은 불량품이 되어 수율 저하를 초래한다.
따라서, 통상적으로 고정 미러 (121)에 코팅을 실시함으로써, 스탬퍼 (122)와 고정 미러 (121)의 접촉 부분에서의 마찰력을 감소시킨다. 이 코팅으로서는 다이아몬드와 비슷한 물성을 갖는, 수소를 포함하는 비정질인 카본막의 DLC(다이아몬드ㆍ라이크ㆍ카본) 코팅이 주류이다. DLC 코팅은 질화티탄(TiN) 등에 의한 종래의 코팅보다 응착 마모에 의한 마찰력 증대를 억제할 수 있다. 예를 들면, 일본 특허 공개 (평)10-64127호 공보의 단락 [0045]에는, 스탬퍼의 금형과의 접촉면에 DLC를 포함하는 경질막을 형성하는 것이 기재되어 있다.
그런데, 최근 고밀도의 광 디스크가 개발되고 있다. 예를 들면, 3.5 인치 MO(Magnet 0ptical) 디스크에서는 자기 초해상(MSR: Magnetically induced Super Resolution) 기술과 랜드/그루브 병용 기록 기술을 조합하여 2.3 GB의 기록 용량을 실현하고 있다. 또한, DVD(Digital Versatile Disc)에서는 16배속 등의 고배속의 기록 밀도에 걸쳐 기록 재생이 가능해지고 있다.
이러한 고밀도의 광 디스크용 디스크 기판을 연속적으로 성형하는 경우, 상술한 응착 마모에 의해 스탬퍼에 의해 전사되는 요철 형상이 점차 악화되기 때문에, 광 디스크의 특성이 소정의 어드레스 에러 또는 서보 에러의 허용 범위를 초과하기 전에 스탬퍼의 뒷면을 연마하거나, 스탬퍼 그 자체를 교환할 필요가 있다. 스탬퍼의 연마 또는 교환 작업에는 시간이 걸려 생산성이 현저하게 저하하기 때문에, 스탬퍼와 금형 사이에 생기는 마찰력을 최대한 감소시켜 스탬퍼의 연마 또는 교환 작업을 줄이는 것이 요구된다.
그러나, 상술한 바와 같이 스탬퍼와 금형 사이에 경질막을 설치하는 것만으로는, 스탬퍼와 금형 사이에 생기는 마찰력의 감소가 불충분하였다. 예를 들면, 상술한 3.5인치 MO 디스크를 성형하는 경우에는 2만 쇼트, 즉 2만회 성형의 근방에서 광 디스크의 특성이 어드레스 에러의 허용 범위를 초과하였다.
왁스 등의 유지나 윤활유를 금형의 스탬퍼와 접하는 부분 및/또는 스탬퍼의 금형과 접하는 부분에 도포함으로써, 스탬퍼와 금형 사이에 생기는 마찰력을 감소시킬 수 있다.
그러나, 왁스 등의 유지는 열에 약하고, 장기간에 걸친 고열하에서의 안정성이 부족하며, 또한 가열됨으로써 함유하는 수분을 방출하여 스탬퍼나 금형에 영향을 주어 성형체의 품질 저하를 초래한다는 문제점이 있었다. 또한, 왁스 등의 유지나 윤활유는 금형 표면에 균일한 두께로 도포하는 것이 곤란하여 재현성이 부족하였다. 또한, 왁스 등의 유지나 윤활유는 점성이 강하기 때문에 먼지 등의 이물질이 부착하기 쉽고, 성형체의 품질 저하를 초래한다는 문제점이 있었다.
그런데, 스탬퍼와 금형 사이에 생기는 마찰력을 감소시키기 위한 윤활제에는 이하의 특성이 요구된다. 즉, (1) 외관상 아무런 변화가 없고, 건조 상태에 있을 것, (2) 내용제성을 가질 것, (3) 스탬퍼 뒷면 또는 신호 미러부를 구성하는 재질에 견고하게 흡착되어 있을 것, (4) 처리제를 도포한 후의 표면 조도가 변화하지 않을 것, (5) 내열성을 가질 것, (6) 고온ㆍ고압력의 환경하에서 마찰 감소 효과가 지속될 것이 요구된다. 이하에, 이들 (1) 내지 (6)의 특성에 대하여 상세하게 설명한다.
(1) 우선, 외관상 아무런 변화가 없고, 건조 상태에 있을 것이 요구된다. 또한, 스탬퍼 뒷면 전체가 기름기 있는 습윤 상태에 있으면, 대기 중의 티끌이나 먼지가 부착하거나, 핸들링시에 어떤 이물질이 부착된 상태가 되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 습윤 상태에 있다는 것은, 스탬퍼 뒷면 상이 액체 상에서 존재하는 것을 고려할 수 있고, 성형시 고압력의 영향으로 처리제가 신호면으로 들어가는 것이 예상되어 품질에 악영향을 미친다고 여겨진다. 또한, 성형기 자체에 부착되어 버릴 우려도 있기 때문에, 처리한 표면은 건조 상태이어야 할 필요가 있다.
(2) 또한, 내용제성을 가질 것이 요구된다. 이것은 스탬퍼를 성형기 금형에 부착할 때, 스탬퍼 뒷면 및 성형기 금형 신호 미러부를 휘발성 유기 용제로 닦아 클리닝하기 때문이다. 이것은 일반적으로 행해지고 있는 것으로, 이물질 삽입에 의한 스탬퍼 및 광 디스크 기판의 신호 기록 부분에의 형상 전사 방지 목적 및 기름때 제거 목적이다. 이 때 사용되는 휘발성 용제는 용해성이 높은 아세톤이나 메틸에틸케톤(MEK), 톨루엔 등의 케톤류, 에틸알코올이나 이소프로필알코올(IPA) 등 의 알코올류가 일반적이다. 그 중에서도 아세톤, 메틸에틸케톤(MEK)이 많이 사용되고 있다. 이 용해성이 높은 용제로 닦아내면 대부분의 계면활성제나 윤활제, 수지제 등이 용해되고, 도포 또는 처리된 표면으로부터 소실된다. 따라서, 이들 용제로서 불용해성 처리제를 선택해야만 한다.
(3) 또한, 스탬퍼 뒷면 또는 신호 미러부를 구성하는 재질에 견고하게 흡착되어 있을 것이 요구된다. 용해성 문제도 있지만, 표면에 균일하게, 또한 화학 흡착되어 있을 것이 요구된다. 마찰 감소 효과가 있는 실리콘 수지나 불소계 수지를 사용한 경우, 이들 수지 재료는 스탬퍼 뒷면이나 신호 미러부에 물리 흡착만 하기 때문에, 닦아낸 시점에서 쉽게 제거되어 균일한 막을 유지할 수 없을 뿐만 아니라, 상대재에 처리제가 전사되어 효용의 지속성이 없다.
(4) 또한, 처리제를 도포한 후의 표면 조도가 변화하지 않을 것이 요구된다. 표면 조도가 열화하면, 고온ㆍ고압력의 환경하에서 악화된 조도가 스탬퍼나 광 디스크 기판의 신호 기록 부분으로 형상 전사되어 악영향을 미칠 우려가 있다. 상당한 마찰 감소 효과가 얻어지는 PTFE(사불화에틸렌)나 흑연계ㆍ이황화몰리브덴계 고체 윤활제 등은 표면 조도를 악화시키는 경우가 많아 실용화가 곤란하다. 또한, 고체 윤활제 등은 균일한 막의 두께를 조절하는 것이 곤란한 경우도 있어, 상당한 표면 조도가 요구되는 광 디스크 성형에 이용하는 것이 곤란하다. 또한, 흑연계나 이황화몰리브덴계는 기본적으로 분말상이기 때문에, 처리한 표면으로부터 가루 날림이 발생해 품질상 사용이 불가능하다.
(5) 또한, 내열성을 가질 것이 요구된다. 광 디스크 기판을 성형할 때 약 400 ℃ 가까운 수지가 스탬퍼로 사출된다. 이 때, 스탬퍼 뒷면과 신호 미러부는 순간적으로 냉각되는데, 광 디스크 기판의 성형은 연속적으로 행해지기 때문에 약 200 ℃ 가까운 온도가 고압력하에서 계속적으로 가해진다. 대부분의 계면활성제나 수지 등은 이 환경 온도에서는 열 분해 등에 의해 마찰 감소 효과가 상실된다.
(6) 또한, 고온ㆍ고압력의 환경하에서 마찰 감소 효과가 지속될 것이 요구된다. 이 특성을 충족하는 것이, 스탬퍼와 금형 사이에 생기는 마찰력을 감소시키기 위한 윤활제에는 가장 중요하다. 광 디스크의 제조에 상관없이, 제조 현장에서 설비 가동률은 비용면에서 매우 중요하다. 설비를 정지하면 유지 보수 등에 의해 이물질 삽입 등 인적 실수 요인도 증가하며, 결과적으로 광 디스크의 수율에도 영향을 미친다. 바람직한 것은, 될 수 있는 한 연속적으로 설비를 정지하지 않고 생산하는 것이다.
그러나, 본 발명의 분야에서의 당업자의 지식에 따르면, 밝혀진 바와 같이 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족하는 윤활제를 발견하는 것은 매우 곤란하다. 따라서, 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족하는 윤활제의 실현이 요구되고 있었다.
다시 말하면, 최근에는 DVD 등의 고밀도 광 기록 매체의 생산성 향상이나, BD 등의 차세대 고밀도 광 기록 매체의 양산이 강하게 요구되고 있으며, 이러한 상황하에서 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족하는 윤활제의 실현이 열망되고 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 외관상 아무런 변화가 없고, 건조 상태에 있으며, 내용제성을 갖고, 스탬퍼 뒷면 또는 신호 미러부 등을 구성하는 재질에 견고하게 흡착하며, 처리제를 도포한 후의 표면 조도가 변화하지 않고, 내열성을 가지며, 고온ㆍ고압력의 환경하에서 마찰 감소 효과가 지속되는 윤활제 조성물, 그것을 도포하여 이루어지는 물품, 광 디스크용 기판의 성형 스탬퍼, 및 광 디스크용 기판의 성형 금형 장치, 및 그것을 이용한 광 디스크용 기판의 성형 방법 및 윤활막의 형성 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 목적은 내열성이 우수하고, 금형과 스탬퍼 사이의 마찰력이 감소하는 양호하고 재현성이 좋은 윤활막을 설치할 수 있으며, 그에 따라 광 디스크의 품질 및 생산성을 향상시킴과 동시에 제조 비용을 억제할 수 있는 윤활제 조성물, 그것을 도포하여 이루어지는 물품, 광 디스크용 기판의 성형 스탬퍼, 및 광 디스크용 기판의 성형 금형 장치, 및 그것을 이용한 광 디스크용 기판의 성형 방법 및 윤활막의 형성 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명자는 종래 기술이 갖는 상술한 과제를 해결하기 위해 예의 검토를 행하였다. 이하에 그 개요를 설명한다.
본 발명자들이 실험에 의해 예의 검토를 거듭한 바, 종래 윤활제로서 사용되고 있는 것에서는, 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족하는 것을 발견하는 것은 전혀 불가능하였다. 따라서, 본 발명자들은 예의 검토를 더 거듭한 바, 광 기록 매체와는 전혀 다른 분야에서 이하의 재료를 발견하기에 이르렀다.
즉, 버블 제트 방식의 잉크젯 프린터용 잉크 조성물에 첨가제로서 사용되는 인산에스테르를 발견하기에 이르렀다. 본 발명자의 발견에 따르면, 상기 인산에스테르는 잉크 조성물에 첨가하면, 이하와 같은 작용 효과를 발휘하는 것이라고 생각된다. 잉크젯 프린터에서는 액적을 형성하는 히터 자체가 주로 탄탈 금속으로 구성되고, 고온이 그 탄탈 재질의 금속 히터에 가해지기 때문에 코게이션이라고 불리우는 문제가 발생한다. 이른바, 금속 표면에 잉크 조성물이 눌어붙어 부착되는 현상이며, 이 코게이션이 온도를 차단하여 액적 형성을 불가능하게 하는 원인이 된다. 잉크 조성물로서 잉크에 인산에스테르를 첨가함으로써, 히터가 잉크를 통해 인산에스테르에 의해 표면 처리된다. 이 때, 인산에스테르는 히터 표면에 화학 흡착되어 있다고 생각된다. 이에 따라, 인산에스테르가 갖는 내열성 효과가 히터 표면에서 발현하여 코게이션 방지 효과가 얻어진다.
따라서, 본 발명자들이 상기 첨가제로서의 인산에스테르에 대하여, 실험에 의해 더욱 예의 검토를 거듭한 결과, 인산에스테르를 종래와 같이 첨가제로서 사용하는 것이 아니라, 인산에스테르 그 자체를 윤활제로서 사용함으로써, 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족할 수 있다는 것을 발견하기에 이르렀다. 보다 구체적으로는 용제에 의해 희석한 인산에스테르를 신호 미러면이나 스탬퍼 뒷면에 도포하는 것 등을 행함으로써, 상술한 (1) 내지 (6)의 특성을 충족할 수 있다는 것을 발견하기에 이르렀다.
또한, 인산에스테르에 대하여, 본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 분자 구조를 퍼플루오로화한 불소 변성형을 이용하면, 인산에스테르보다 높은 마찰 감소 효과와 내용제성을 확보할 수 있다는 것을 발견하기에 이르렀다.
본 발명은 이상의 검토에 기초하여 도안된 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위해, 제1의 발명은 인산에스테르류를 함유하고, 극압 환경 내구성을 갖는 윤활제 조성물이다.
제2의 발명은 인산에스테르류를 함유하고, 극압 환경 내구성을 갖는 윤활제 조성물이 피복되어 이루어지는 물품이다.
제3의 발명은 금형이 갖는 미러면과 접촉하는 뒷면에 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 갖는 광 디스크용 기판의 성형 스탬퍼이다.
제3의 발명에서는 윤활막 형성제가 인산에스테르류를 함유함으로써, 스탬퍼에 형성된 윤활막의 내열성이 우수해진다.
제4의 발명은 스탬퍼가 부착되는 미러면을 갖는 금형과, 미러면에 설치된 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 갖는 광 디스크용 기판의 성형 금형 장치이다.
제4의 발명에서는 윤활막 형성제가 인산에스테르를 함유함으로써, 미러면에 형성된 윤활막의 내열성이 우수해진다.
제5의 발명은 인산에스테르류를 함유하는 윤활막 형성제를 기재에 도포하는 도포 단계와,
도포 단계에 의해 기재에 도포된 윤활막 형성제를, 윤활막 형성제가 불용해성을 갖는 용제에 의해 닦여지는 제거 단계를 갖는 윤활막의 형성 방법이다.
제5의 발명에서는 기재에 윤활막 형성제를 도포함으로써, 윤활막 형성제가 기재에 화학 흡착된다고 추측된다. 윤활막 형성제가 인산에스테르류를 함유함으로써, 내열성이 우수한 윤활막을 기재에 형성할 수 있다.
제6의 발명은 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 상기 스탬퍼의 상기 금형과의 접촉부에 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 형성하는 성막 단계와,
상기 금형에 상기 스탬퍼를 부착하는 부착 단계와,
상기 부착 단계에 의해 상기 스탬퍼가 부착된 상기 금형에 재료를 충전하여 디스크 기판을 성형하는 성형 단계를 갖는 광 디스크용 기판의 성형 방법이다.
제6의 발명에서는 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 스탬퍼의 금형과의 접촉부에 윤활막 형성제를 도포함으로써, 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 스탬퍼의 금형과의 접촉부에 윤활막 형성제가 화학 흡착된다고 추측된다. 윤활막 형성제가 인산에스테르류를 함유함으로써, 내열성이 우수한 윤활막이 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 스탬퍼의 금형과의 접촉부에 형성된다.
제6의 발명에서는 인산에스테르류는 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 인산트리에스테르 중 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.
제6의 발명에서는 도포 단계 전에 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 스템퍼의 금형과의 접촉부에 경질막을 형성하는 것이 바람직하다.
제6의 발명에서는 부착 단계 전에 도포 단계에 의해 도포된 윤활막 형성제의 두께를 균일하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 윤활막 형성제가 불용해성을 갖는 용제에 의해, 도포 단계에 의해 도포된 윤활막 형성제의 표면을 닦아냄으로써 윤활막의 두께를 균일화하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 윤활막의 두께가 얇고, 균일하게 또한 양호한 재현성으로 형성되며, 윤활막 형성제의 도포 불균일, 도포면에 부착한 먼지 등의 이물질이 제거된다.
본 발명에 따르면, 금형과 스탬퍼 사이의 마찰력을 대폭적으로 감소시킬 수 있고, 양호한 요철이 형성된 광 디스크용의 기판을 제조할 수 있다. 이에 따라, 광 디스크의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 스탬퍼 뒷면의 마모가 감소되기 때문에 스탬퍼의 수명이 향상되고, 제조 비용을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치의 일구성예를 나타내는 단면도, 도 2는 본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치의 일구성예를 나타내는 확대 단면도, 도 3은 고정 미러의 표면 근방부를 나타내는 확대 단면도, 도 4는 경계 윤활막의 흡착 상태를 나타내는 일례의 도면, 도 5는 본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치의 일구성예를 나타내는 확대 단면도, 도 6은 도 5에 나타낸 고정 미러 (21)의 표면 근방 (A)의 확대도, 도 7은 마찰 시험기에 의한 마찰 계수의 산출을 설명하기 위한 도면, 도 8은 경계 윤활막이 없을 때의 피트 형상을 나타내는 도면, 도 9는 경계 윤활막이 없을 때의 피트 형상의 신호를 나타내는 도면, 도 10은 경계 윤활막이 있을 때의 피트 형상을 나타내는 도면, 도 11은 경계 윤활막이 있을 때의 피트 형상의 신호를 나타내는 도면, 도 12는 경계 윤활막이 없을 때의 트랙킹 에러 신호를 나타내는 도면, 도 13은 경계 윤활막이 있을 때의 트랙킹 에러 신호를 나타내는 도면, 도 14는 연속적으로 성형했을 때의 트랙킹 에러를 나타내는 도면, 도 15는 종래의 광 디스크 기판 성형용의 금형의 일구성예를 나타내는 단면도이다.
<부호의 설명>
1: 경계 윤활막 2: 경질막
11: 성형 금형 장치 10: 디스크 기판
12: 고정측 금형 13: 가동측 금형
14: 캐비티 15: 가이드 폴
21: 고정 미러 22: 스탬퍼
31: 가동 미러
<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>
이하에서는 본 발명을 윤활제 조성물에 적용한 예에 대하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태의 전체 도면에 있어서, 동일 또는 대응하는 부분에는 동일한 부호를 붙인다.
(1) 제1의 실시 형태
(성형 금형 장치의 구성)
도 1은 본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치 (11)의 일구성예를 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 제1의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치 (11)의 일구성예를 나타내는 확대 단면도이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 성형 금형 장치 (11)은 고정측 금형 (12)와, 가동측 금형 (13)을 구비하고, 이들 고정측 금형 (12)와 가동측 금형 (13)을 맞댐으로써 성형 공간인 캐비티 (14)가 형성된다. 이 성형 금형 장치 (11)에서는 용융한 디스크 기판 재료를 캐비티 (14)에 충전하여 디스크 기판 (10)을 성형한다.
고정측 금형 (12)는 가동측 금형 (13)과 대향하는 측의 면에 고정 미러 (21) 을 구비하고, 캐비티 (14)를 형성하는 측의 면에 스탬퍼 (22)가 부착된다. 이 스탬퍼 (22)는 중앙부에 개구를 갖는 원환상이고, 이 스탬퍼 (22)의 일주면(一主面) (22a)에는 랜드/그루브 또는 피트 등에 대응한 요철이 형성되어 있다. 스탬퍼 (22)는 일주면 (22a)측이 가동측 금형 (13)과 대향하도록 고정측 금형 (12)의 고정 미러 (21)에 장착된다. 고정 미러 (21)의 미러면 상에는 경질막 (2), 경계 윤활막 (1)이 차례로 적층되어 있다. 경계 윤활막 (1) 및 경질막 (2)에 대해서 후술한다.
고정측 금형 (12)의 대략 중심부에는 스프루 부싱 (23)이 설치되어 있다. 이 스프루 부싱 (23)의 중심에는 수지 사출 구멍 (24)가 설치된다. 이 수지 사출 구멍 (24)는 재료 공급 장치(도시하지 않음)와 연결되어 있다. 수지 사출 구멍 (24)를 통해 재료 공급 장치로부터 캐비티 (14) 내에 용융한 디스크 기판 재료가 공급된다.
또한, 스프루 부싱 (23)과 고정 미러 (21) 사이에는 스탬퍼 가이드 (25)가 설치되어 있다. 이 스탬퍼 가이드 (25)는 스탬퍼 (22)를 고정 미러 (21)에 대하여 장착할 때, 스탬퍼 (22)의 내주부를 가이드하기 위한 것이다.
한편, 가동측 금형 (13)은, 고정측 금형 (12)에 대하여 대향하여 배치됨과 동시에, 선단에 볼 베이링 (16)이 설치된 가이드 폴 (15)에 의해 고정측 금형 (12)에 대하여 근접 이격이 자유롭게 되어 있다. 가동측 금형 (13)은, 고정측 금형 (12)와 대향하는 측면에 가동 미러 (31)을 구비한다. 가동측 금형 (13)은, 그 대략 중심부에 캐비티 (14) 내에서 고화된 디스크 기판 (10)의 중심부를 절단하는 게이트 컷 펀칭 (32)와, 이 게이트 컷 펀칭 (32)에 의해 절단된 중심부를 압출하는 압출핀 (33)과, 디스크 기판 (10)을 가동측 금형 (13)으로부터 이형시키는 가동측 이젝터 (34)를 구비한다.
이 게이트 컷 펀칭 (32)는 스프루 부싱 (23)으로부터 캐비티 (14) 내에 공급되어 고화된 디스크 기판 재료 중 런너부 등을 절단하는 것이며, 광 디스크의 센터 홀과 대략 동일한 치수의 외경을 갖고 있다. 이 게이트 컷 펀칭 (32)는, 도시하지 않은 가이드 수단이나 구동 수단에 의해 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동가능하도록 되어 있다.
게이트 컷 펀칭 (32)와 스프루 부싱 (23)의 센터링은, 상술한 볼 베어링 (16)을 구비한 가이드 폴 (15)에 의해 행해진다.
압출핀 (33)은 막대상의 형상을 가지며, 게이트 컷 펀칭 (32)의 중심부에 배치된다. 이 압출핀 (33)은 도시하지 않은 가이드 수단이나 구동 수단에 의해 캐비티 (14) 내에 돌출된 방향으로 이동 가능하게 되어 있고, 상술한 게이트 컷 펀칭 (32)에 의해 절단된 부분을 제거한다. 따라서, 캐비티 (14) 내에 충전된 디스크 기판 재료가 고화된 후, 이 압출핀 (33)을 압출함으로써 런너부와 스프루를, 즉 런너부와 스프루 부싱 (23)의 공급부에 저장된 디스크 기판 재료를 제거할 수 있다.
가동측 이젝터 (34)는, 게이트 컷 펀칭 (32)의 외경과 대략 동일한 치수의 내경을 갖는 통형을 나타내며 구성되고, 게이트 컷 펀칭 (32)를 둘러싸도록 배치되어 있다. 이 가동측 이젝터 (34)는 도시하지 않은 가이드 수단이나 구동 수단에 의해 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동 가능하도록 되어 있다. 따라서, 캐비티 (14) 내에 디스크 기판 재료가 충전되고, 상술한 바와 같이 디스크 기판 (10)의 센터 홀이 형성된 후, 이 가동측 이젝터 (34)가 디스크 기판 (10)의 내주측을 눌러 가동측 금형 (13)으로부터 디스크 기판 (10)을 이형시킨다.
(경계 윤활막)
여기서, 상술한 경계 윤활막 (1)에 대하여 상세하게 설명한다. 도 3은 도 2에 나타낸 고정 미러 (21)의 표면 근방부 (A)의 확대도이다. 경계 윤활막 (1)의 표면은 스탬퍼 (22)의 뒷면과 동일한 평면 형상을 갖고 있고, 고정 미러 (21)의 미러면 중 적어도 스탬퍼 (22)와 접하는 부분에 균일한 두께로 형성되어 있다. 고정 미러 (21)의 미러면 중 적어도 스탬퍼 (22)와 접하는 부분에는, DLC(다이아몬드ㆍ라이크ㆍ카본) 코팅에 의해 경질막 (2)가 형성되어 있고, 그 경질막 (2)의 표면에 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있다.
이 제1의 실시 형태에서는 표면의 마찰 계수가 감소되기 때문에, 경질막 (2)의 재질로서 DLC를 사용하고 있지만, 질화티탄(TiN), 질화크롬(CrN), 탄질화티탄(TiCN), 질화티탄알루미늄(TiAlN), 테이쿠론(TiCrN) 등의 다른 고경도의 재료를 사용할 수도 있다. 또한, 경질막 (2)를 형성하지 않고, 고정 미러 (21)의 미러면에 직접 경계 윤활막 (1)을 설치할 수도 있다.
도 4는 경계 윤활막 (1)의 흡착 상태를 설명하기 위한 도면이다. 경계 윤활막 (1)은, 경질막 (2)가 형성된 고정 미러 (21)의 미러면에 화학적으로 흡착되어 있다고 추측된다. 경질막 (2)가 형성된 고정 미러 (21)의 미러면에 경계 윤활막제가 도포되고, 흡착 사이트 (3)이 경계 윤활막제에 의해 메꾸어지면, 그 이상은 경계 윤활막제가 흡착되지 않는다고 여겨진다. 이에 따라, 흡착되어 있지 않은 경계 윤활막제를 제거함으로써, 경계 윤활막 (1)은 예를 들면 10 nm 내지 50 nm 정도라고 추측된다. 또한, 경계 윤활막 (1)은 경질막 (2)가 형성된 고정 미러 (21)의 미러면 상에 형성할 수도 있으며, 고정 미러 (21)의 미러면의 표면 조도가 악화되지 않도록 구성되어 있다.
경계 윤활막 (1)은 인산에스테르류를 함유하는 경계 윤활막제에 의해 구성되어 있다. 인산에스테르류는, 예를 들면 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 인산트리에스테르의 혼합물이다. 인산에스테르류는 내열성이 우수하고, 주로 난연제 등 내열성이 필요한 것으로의 첨가에 사용되고 있다. 보다 구체적으로는, 인산에스테르류는 잉크젯 프린터에서 사용되는 인쇄 잉크 등의 분산제로서 사용되고 있다.
예를 들면, 경계 윤활막 (1)은 하기 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시된다. 인산모노에스테르 및 인산디에스테르와, 미량의 인산트리에스테르를 함유하는 경계 윤활막제에 의해 구성된다. 화학식 중에서의 n은 산화에틸렌(EO)의 평균 부가 몰수이고, R은 알킬기 또는 알킬알릴기이며, R'는 H, Na 또는 K 등의 금속염 또는 R(CH2CH2O)n기이다. 알킬기 R은 R=CmH2m +1이다. 식 중의 m은 탄소수이다. 예를 들면, m은 6 내지 18, n은 0 내지 10으로부터 선정된다.
또한, 경계 윤활막제는 상술한 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는, 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 인산트리에스테르 중 1종 이상을 함 유하는 것일 수도 있다. 이들 경계 윤활막제에 의해 경계 윤활막 (1)을 구성함으로써 내열성이 우수하고, 장기간에 걸쳐 성분의 안정성을 유지할 수 있음과 동시에, 수분의 함유가 방지되고, 가열에 의한 수분의 방출이 거의 없는 경계 윤활막 (1)을 형성할 수 있다.
(경계 윤활막의 형성 방법)
이어서, 경계 윤활막 (1)의 형성 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 용제에 의해 경계 윤활막제를 적절한 농도로 희석하여 조합한다. 용제로서는 경계 윤활막제를 용해 가능한 것이라면 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 톨루엔, 벤젠, 메틸에틸케톤(MEK) 등의 유기 용제를 사용할 수 있다. 이어서, 조합된 경계 윤활막제를 면포 등의 도포 기구에 의해 고정 미러 (21)에 도포(코팅)한다. 이어서, 경계 윤활막제가 불용해성을 갖는 용제에 의해 도포된 경계 윤활막제를 닦아낸다. 예를 들면, 이 닦아내기는, 경계 윤활막제가 불용해성을 갖는 용제를 면포, 벤코트 등의 면 재질이나 화학 섬유에 스며들게 하여, 도포된 경계 윤활막제를 닦아냄으로써 이루어진다. 상기 용제는 고정 미러 (21) 및/또는 스탬퍼 (22)의 세정에 널리 사용되고 있는 것이 바람직하며, 예를 들면 아세톤, 에탄올 또는 이들의 혼합제이다.
이 닦아내기에 의해 도포면의 먼지 등의 이물질을 효율적으로 제거할 수 있음과 동시에, 도포 불균일이 되어 있는 경계 윤활막제를 제거할 수 있으며, 매우 얇고, 이물질이 없는 양호한 경계 윤활막 (1)을 고정 미러 (21) 상에 형성할 수 있다. 즉, 종래 유지나 윤활유를 고정 미러 (21)의 표면에 도포하는 경우, 고정 미 러 (21)의 표면에 균일한 두께로 도포하는 것이 곤란하고, 재현성이 부족했지만, 이 닦아내기에 의해 균일한 두께로, 양호한 재현성으로서 경계 윤활막제를 고정 미러 (21)에 도포할 수 있다. 또한, 종래, 유지나 윤활유는 점성이 강하고, 고정 미러 (21)의 표면에 도포되면 먼지 등의 이물질이 부착하기 쉽게 되어 있었지만, 경계 윤활막제는 점성이 낮기 때문에 먼지 등의 이물질이 부착하기 어렵고, 또한 이 닦아내기에 의해 코팅면에 부착된 먼지 등의 이물질을 제거할 수 있다.
(디스크 기판의 성형 방법)
이어서, 성형 금형 장치 (11)에 의한 디스크 기판 (10)의 성형 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 가동측 금형 (13)을 고정측 금형 (12)에 대하여 근접시키는 방향으로 이동하고, 고정측 금형 (12)와 가동측 금형 (13)을 맞대어 캐비티 (14)를 형성한다. 이어서, 캐비티 (14) 내에 용융한 디스크 기판 재료를 충전한다. 이 디스크 기판 재료로서는, 예를 들면 폴리카르보네이트 등의 합성 수지 재료를 사용할 수 있다. 이 디스크 기판 재료는 재료 공급 장치 내에서 가열되어 용융 상태가 되고, 수지 사출 구멍 (24)를 공급로로서 캐비티 (14) 내에 공급된다.
이어서, 캐비티 (14) 내에 충전된 디스크 기판 재료를 냉각하여 고화시킴과 동시에, 해당 디스크 기판 재료에 대하여 클램핑을 행한다. 또한, 디스크 기판 재료에 대하여 클램핑을 행할 때에는, 가동측 금형 (13)을 고정측 금형 (12)에 대하여 더 근접하는 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 캐비티 (14) 내에 충전된 디스크 기판 재료가 가압되고, 스탬퍼 (22)의 일주면 (22a)에 설치된 요철이 확실하게 전사된다.
이어서, 디스크 기판 재료가 충분히 냉각되어 고화된 후, 게이트 컷 펀칭 (32)를 고정측 금형 (12)에 대하여 근접하는 방향, 즉 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동시킨다. 게이트 컷 펀칭 (32)를 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동시킴으로써, 고화한 디스크 기판 재료 중 런너부 및 스프루부를 절단할 수 있다. 이에 따라, 캐비티 (14)의 내부에 충전된 디스크 기판 재료가 고화된 후, 중앙부에 개구가 형성된다.
이어서, 가동측 금형 (13)을 고정측 금형 (12)로부터 이격하는 방향으로 이동시킨다. 이에 따라, 고화한 디스크 기판 (10)은 고정측 금형 (12)에 부착된 스탬퍼 (22)로부터 이격하게 되며, 일주면을 외측에 노출하게 된다.
이어서, 압출핀 (33)을 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동시킴으로써, 상술한 게이트 컷 펀칭 (32)에 의해 절단된 부분을 제거한다. 이어서, 가동측 이젝터 (34)를 캐비티 (14) 내에 돌출하는 방향으로 이동시킴으로써, 디스크 기판 (10)의 내주부를 눌러 가동측 금형 (13)으로부터 디스크 기판 (10)을 이형시킨다. 이상의 공정에 의해 디스크 기판 (10)이 성형된다.
캐비티 (14) 내에 사출되었을 때의 디스크 기판 재료의 온도는, 약 360 ℃ 내지 390 ℃이다. 인산에스테르류는 이러한 고온에서도 윤활성을 갖기 때문에, 스탬퍼 (22)의 팽창 신축 운동시에 생기는 마찰력이 경계 윤활막 (1)에 의해 감소되고, 스탬퍼 (22) 및 고정 미러 (21)의 변형을 방지할 수 있다.
또한, 디스크 기판 (10)의 성형시에 있어서, 캐비티 (14) 내에 충전되는 디스크 기판 재료의 점성에 의한 인장 응력이나, 반복 작용하는 가열 및 냉각의 온도 에 의한 열 응력에 의해, 스탬퍼 (22)는 방사상 방향으로 신축한다. 이 때, 고정 미러 (21)에 설치된 경계 윤활막 (1)이 방사상 방향으로의 스탬퍼 (22)의 신축시의 마찰력을 감소시켜, 스탬퍼 (22) 및 고정 미러 (21)의 변형을 방지할 수 있다.
스탬퍼 (22) 및 고정 미러 (21)의 변형이 방지되기 때문에, 스탬퍼 (22)의 요철 형상이 양호하게 전사된 디스크 기판 (10)을 성형할 수 있다. 이와 같이 하여 성형된 디스크 기판 (10)은 MO 디스크, DVD 등의 광 디스크용 디스크 기판으로서 사용된다.
(2) 제2의 실시 형태
(성형 금형 장치의 구성)
도 5는 본 발명의 제2의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치의 일구성예를 나타내는 확대 단면도이다. 도 6은 도 5에 나타낸 고정 미러 (21)의 표면 근방 (A)의 확대도이다. 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 고정 미러 (21)의 미러면에는 경계 윤활막 (51)이 설치되고, 스탬퍼 (22)의 신호면과 반대측 뒷면에는 경계 윤활막 (52)가 설치된다. 이 제2의 실시 형태에 의한 성형 금형 장치의 구성은, 경계 윤활막 (51, 52) 이외의 것은 상술한 제1의 실시 형태와 동일하기 때문에, 이하에서는 경계 윤활막 (51, 52)에 대하여 설명한다.
경계 윤활막 (51, 52)는 1 또는 2종 이상의 인산에스테르류를 함유한다. 인산에스테르류로서는, 예를 들면 인산모노에스테르, 인산디에스테르, 인산트리에스테르를 사용할 수 있고, 분자 구조를 퍼플루오로화한 불소 변성 인산에스테르를 사용하는 것이 바람직하다. 불소 변성 인산에스테르는 인산모노에스테르, 인산디에 스테르 및 인산트리에스테르에 비하여 스탬퍼 라이프를 대폭적으로 연장할 수 있기 때문이다. 또한, 명세서 중에서 라이프란, 본래의 스탬퍼 수명이 아니라, 1회의 성형 가동으로 기계를 정지하지 않고 연속적으로 가동을 지속하는 광 디스크 성형 매수, 즉 쇼트수를 나타낸다.
인산에스테르는, 예를 들면 하기 화학식 1로 표시되는 인산모노에스테르, 및 하기 화학식 2로 표시되는 인산디에스테르를 주성분으로 하는 인산에스테르류이며, 또한 하기 화학식 3으로 표시되는 미량의 인산트리에스테르를 포함할 수도 있다. 또한, 불소 변성 인산에스테르로서는, 예를 들면 하기 화학식 4로 표시되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 일반적인 인산에스테르는 pH가 산성이지만, 분자 중에 인산기를 갖고 있고, 많은 염기성 화합물이나 금속류 등에 의해 적당한 pH로 중화하여 사용하는 것도 가능하다. 인산에스테르류는 내열성이 우수하고, 주로 난연제 등 내열성이 필요한 것으로의 첨가에 사용되고 있다. 보다 구체적으로 인산에스테르류는 잉크젯 프린터에서 사용되는 인쇄 잉크 등의 분산제로서 사용되고 있다.
<화학식 1>
<화학식 2>
<화학식 3>
(스탬퍼의 제조 방법)
이하, 마스터 스탬퍼의 제조 방법(마스터링 공정)의 일례를 설명한다. 우선, 예를 들면 전용의 연마 장치를 사용하여, 스탬퍼 제조시의 기반이 되는 원형상의 유리 원반을 산화세륨 등의 미립자 연마제에 의해 스크럽 처리하여 평탄면을 얻은 후, 연마제가 잔존하지 않도록 잘 세정한다. 이어서, 연마ㆍ세정한 유리 원반면에 포토레지스트층을 형성한다. 이 포토레지스트층은 광 디스크의 그루브 또는 피트 전사용 신호 패턴을 형성하는 바탕이 되는 것이다.
이어서, 포토레지스트층에 레이저빔을 조사하여 광 디스크의 신호 패터닝 전사용으로 스탬퍼의 원반 패턴을 노광하여 현상 처리한다. 이에 따라, 원반 패턴이 얻어진다. 이어서, 얻어진 원반 패턴 상에 무전해 도금으로 금속 바탕층을 형성한 후, 전해 도금으로 원하는 스탬퍼 구성 두께까지 한번에 전기 주조막을 형성한다.
이어서, 도금에 의한 신호 패터닝(원반 패턴)을 복제한 도금 금속막을 유리 원반으로부터 박리하고, 포토레지스트층을 전용 용제로 용해ㆍ세정하여 완전히 건조시킨다. 이에 따라, 스탬퍼로서의 원반이 얻어진다.
이어서, 얻어진 스탬퍼의 신호 패터닝된 면에 보호 시트를 점착하여 보호한 후, 뒷면을 연마하여 평탄 정밀도를 향상시킨다. 여기서, 뒷면을 연마할 때 원하는 표면 정밀도를 얻기 위해 여러가지 연마 방식을 선택할 수 있다. 상술한 바와 같이 스탬퍼 뒷면을 연마하는 방법으로서, 연마제 분산액 등을 이용하면서 연마하는 프리박리법이나 연마 테이프 또는 연마 패드(연마 디스크라고 불리우는 경우도 있음)를 이용하는 방법 등, 여러가지 연마 방법을 이용할 수 있지만, 스탬퍼 뒷면의 연마 방식에 제한은 없다. 마지막으로 소정의 스탬퍼 직경으로 펀칭한다(트리밍). 이상에 의해, 목적하는 스탬퍼가 얻어진다.
(경계 윤활막제의 제조)
경계 윤활막제로서 인산에스테르를 사용하는 경우에는, 예를 들면 이하에 나타낸 바와 같이 제조한다. 인산에스테르를 톨루엔, 벤젠, 메틸에틸케톤(MEK) 등의 유기 용제를 용매로서 적당한 농도로 희석하여 조합한다. 칼륨ㆍ나트륨 등의 금속 염형 등은 순수한 물을 용매로 할 수도 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 톨루엔을 용매로서 사용하고, 인산에스테르를 5 중량％의 농도로 조합한다. 경계 윤활막제의 농도에 대해서는 특별히 제한되는 것이 아니지만, 바람직하게는 0.1 중량％ 내지 10 중량％, 보다 바람직하게는 2 중량％ 내지 5 중량％의 범위 내이다. 0.1 중량％ 이상으로 하면 경계 윤활막으로서의 효과를 얻을 수 있고, 10 중량％ 이하로 하면 경계 윤활막을 균일하게 형성하여 표면에서의 간섭 줄무늬 모양의 발생을 억제하며, 인산에스테르의 고형분 석출을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 2 중량％ 이상으로 하면 경계 윤활막으로서의 효과를 보다 높일 수 있고, 5 중량％ 이하로 하면 경계 윤활막의 균일성을 보다 높여 표면에서의 간섭 줄무늬 모양의 발생을 더 억제하고, 또한 인산에스테르의 고형분 석출을 더 억제할 수 있기 때문이다.
이어서, 조합한 인산에스테르를, 예를 들면 스크류관 또는 큰 유리관이나 폴리 병에 넣어 가볍게 몇회 흔든 후, 예를 들면 롤밀 상에서 10 분 내지 1 시간 정도 회전시킨다. 시간은 특별히 한정되지 않으며, 육안으로 경계 윤활막제가 희석 용제 중에 녹는 것이 확인되면 된다. 이상에 의해, 목적하는 경계 윤활막제가 얻어진다. 또한, 필요에 따라, 얻어진 경계 윤활막제를 멤브레인 필터 등으로 필터링할 수도 있다. 또한, 필터의 크기는 특별히 제한되는 것이 아니다. 이와 같이 경계 윤활막제의 제조는 쉽게 곧바로 제조 가능하며, 제조 현장에서 적시에 필요량을 제조할 수 있다.
경계 윤활막제로서 불소 변성 인산에스테르를 사용하는 경우에는, 예를 들면 이하에 나타낸 바와 같이 제조한다. 또한, 마찰 감소 효과의 관점에서 보면, 경계 윤활막제로서는 불소 변성 인산에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.
불소 변성 인산에스테르를 상술한 인산에스테르와 마찬가지로 용제로 적당 농도로 희석하여 조합한다. 희석에 사용하는 용제는, 용해성면에서 불소계 용제를 사용한다. 예를 들면, 퍼플루오로헥산이나 폴리옥시퍼플루오로 n-알킬렌, 히드로플루오로에테르 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 히드로플루오로에테르를 용매로서 사용하고, 불소 변성 인산에스테르를 0.5 중량％의 농도로 조합한다. 경계 윤활막제의 농도에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 0.01 중량％ 내지 10 중량％의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.3 중량％ 내지 2.0 중량％의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 0.01 중량％ 이상으로 하면, 경계 윤활막으로서의 효과를 얻을 수 있고, 10 중량％ 이하로 하면 경계 윤활막을 균일하게 형성하여 표면에서의 간섭 줄무늬 모양의 발생을 억제하고, 또한 인산에스테르의 고형분 석출을 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 0.3 중량％ 이상으로 하면 경계 윤활막으로서의 효과를 보다 높일 수 있고, 2.0 중량％ 이하로 하면 경계 윤활막의 균일성을 보다 높여 표면에서의 간섭 줄무늬 모양의 발생을 더 억제하고, 또한 인산에스테르의 고형분 석출을 더 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 불소 변성 인산에스테르의 분자량에 대하여 특별히 제한은 없지만, 실사용 범위로서 바람직하게는 2000 내지 5000의 범위 내이다.
이어서, 조합한 불소 변성 인산에스테르를, 예를 들면 스크류관 또는 큰 유리관이나 폴리 병에 넣어 가볍게 몇회 흔든 후, 예를 들면 롤밀 상에서 10 분 내지 1 시간 정도 회전시킨다. 시간은 특별히 한정되지 않으며, 육안으로 경계 윤활막 제가 희석 용제 중에 녹는 것이 확인되면 된다. 이상에 의해 목적으로 하는 경계 윤활막제가 얻어진다. 또한, 필요에 따라, 얻어진 경계 윤활막제를 멤브레인 필터 등으로 필터링할 수도 있다. 또한, 필터 크기는 특별히 제한되는 것이 아니다. 이와 같이 경계 윤활막제의 제조는 쉽게 곧바로 제조 가능하며, 제조 현장에서 적시에 필요량을 제조할 수 있다.
(스탬퍼 뒷면 처리의 방법)
이하, 스탬퍼 뒷면의 처리 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 스탬퍼의 신호면측에 보호 시트를 점착하거나, 또는 수지 등을 스핀 코팅하여 스탬퍼의 신호면에 보호막을 형성한다. 이어서, 스탬퍼 뒷면에 대하여 소정의 연마 처리를 행한 후, 예를 들면 아세톤, 톨루엔 또는 에틸알코올 등의 유기 용제에 의해, 탈지ㆍ세정한다. 이어서, 예를 들면 스핀 코팅법에 의해 상술한 적당한 농도로 희석한 경계 윤활막제를 적량 적하하여 스탬퍼 뒷면의 전면에 걸쳐 균일하게 도포한다.
또한, 스탬퍼 뒷면에 코팅하는 방법은 스핀 코팅으로 한정되는 것이 아니며, 그 이외의 간단한 방법으로서는, 예를 들면 면포나 시판 중인 벤코트 등에 경계 윤활막제를 적량 스며들게 하여 직접 스탬퍼 뒷면에 도포하는 방법을 들 수 있다. 단, 코팅시, 경계 윤활막제가 표측의 신호면측에 들어가지 않도록 충분한 주의가 필요하고, 사용하는 면포류나 벤코트 등이 깨끗한 것이 중요하다. 표면 처리에서의 중요 포인트는, 오염물이 없는 청정한 면에서 행하는 것이라는 것은 말할 것도 없다. 또한, 코팅 방법으로서는 경계 윤활막제의 삽입 방지책을 적절히 하면, 경계 윤활막제에 스탬퍼를 직접 침지하는 방법, 즉 침지 방법을 이용하는 것도 가능 하다.
이어서, 상술한 바와 같이 하여 경계 윤활막제를 스탬퍼 뒷면에 코팅한 후, 예를 들면 상온 건조 또는 오븐 등으로 가열 건조하여 완전히 용제를 휘발시킨다. 이에 따라, 경계 윤활막제가 스탬퍼 뒷면으로 고착하여 경계 윤활막이 형성된다. 또한, 오븐 등으로 가열 건조하는 경우, 그 가열 온도는 희석 용제의 비점 부근인 것이 바람직하다. 또한, 건조 시간은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 상온에서는 약 30 분 이상인 것이 바람직하고, 가열 건조에서는 약 10 분 이상 30 분 이하의 범위 내인 것이 바람직하다.
이어서, 코팅시에 붙은 먼지나 칠 얼룩을, 경계 윤활막제 성분이 불용해성인 휘발성 용제를 사용하여 닦아낸다. 닦아낼 때의 용제는 인산에스테르의 종류에 따라 선택하며, 경계 윤활막제 성분이 용해하지 않는 것이 바람직하다. 용해성이 있는 용제를 사용하면, 스탬퍼 뒷면에 형성된 표면 윤활막을 닦아내 소멸시키게 되므로, 기대되는 표면 처리 효과인 마찰 감소 효과를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 또한, 불용해성 용제에 의해 스탬퍼 뒷면을 닦아냄으로써, 표면 윤활막을 스무딩화(평활화)할 수 있다는 이점도 얻을 수 있다.
(미러면 처리의 방법)
이하, 성형기 금형 신호 미러면의 처리 방법의 일례에 대하여 설명한다. 우선, 신호 미러의 표면을 예를 들면 유기 용제에 의해 탈지ㆍ세정한다. 보다 구체적으로는, 예를 들면 면포나 시판 중인 벤코트 등에 용제를 스며들게 하여 미러 표면을 잘 닦아낸다. 사용하는 유기 용제로서는, 예를 들면 아세톤이나 톨루엔, 메 틸에틸케톤 등의 케톤류나 에틸알코올, 이소프로필알코올(IPA) 등의 알코올류를 사용할 수 있다. 또한, 용제의 종류는 특별히 한정되는 것이 아니며, 신호 미러 표면의 오염물을 제거하고, 탈지ㆍ세정이 가능한 것이라면 사용할 수 있다.
이어서, 용제가 신호 미러 표면으로부터 완전히 휘발된 것을 확인한 후, 예를 들면 시판 중인 벤코트 등의 아름다운 면이나 천(면포류)에 경계 윤활막제를 적량 스며들게 하여 신호 미러면에 균일하게 도포한다.
이어서, 경계 윤활막제를 신호 미러면에 도포한 후, 예를 들면 상온(실온) 건조하여 완전히 용제를 휘발시킨다. 이에 따라, 경계 윤활막제가 신호 미러 표면에 고착하여 경계 윤활막이 형성된다. 건조 시간은 특별히 한정되는 것이 아니지만, 바람직하게는 상온에서 약 30 분 이상이다.
이어서, 코팅시에 붙은 먼지나 칠 얼룩을, 경계 윤활막제 성분이 불용해성인 휘발성 용제를 사용하여 닦아낸다. 닦아낼 때의 용제는 인산에스테르의 종류에 따라 선택되며, 경계 윤활막제 성분이 용해하지 않는 것이 바람직하다. 용해성이 있는 용제를 사용하면, 스탬퍼 뒷면에 형성된 표면 윤활막을 닦아내 소멸시키게 되므로, 기대되는 표면 처리 효과인 마찰 감소 효과를 얻을 수 없게 되기 때문이다. 또한, 불용해성 용제에 의해 스탬퍼 뒷면을 닦아냄으로써, 표면 윤활막을 스무딩화(평활화)할 수 있다는 이점도 얻을 수 있다.
또한, 상술한 표면 처리의 방법은, 신호 미러부를 금형에서 떼어낸 상태, 및 신호 미러부를 성형기에 부착한 상태 중 어느 하나에서 행할 수 있다. 떼어내 표면 처리하는 경우에는, 예를 들면 오븐 등에서 가열 건조하여 용제를 휘발시킬 수 도 있다. 이 가열 건조의 온도는, 상술한 스탬퍼 뒷면의 표면 처리와 마찬가지로, 희석 용제의 비점 부근인 것이 바람직하며, 건조 시간은 10 분 이상 30 분 이내의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 표면 처리 방법은 매우 간단하게 행할 수 있기 때문에, 광 디스크의 제조 현장에서 시간과 수고를 들이지 않고 행할 수 있다. 즉, 표면 처리에 요하는 시간을 단축할 수 있기 때문에, 광 디스크의 생산성을 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 제2의 실시 형태에서는 광 디스크용 스탬퍼의 신호면과 반대측이 되는 뒷면에 소정의 연마 처리를 행하고, 그 뒷면에 화학적 표면 처리를 더 행함으로써 경계 윤활막을 형성한 후, 성형기측의 신호 미러면에 화학적 표면 처리를 행함으로써 경계 윤활막을 형성하기 때문에, 성형기와 그 신호 미러면에 장착된 스탬퍼 뒷면과의 마찰을 제1의 실시 형태보다 감소시킬 수 있다. 따라서, 제1의 실시 형태보다 설비의 정지 시간을 보다 단축하여, 연속적으로 광 디스크를 생산하는 기간을 보다 연장시킬 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예로만 한정되는 것이 아니다.
이하의 실시예에서는 사출 성형시의 수지 온도, 형 온도 및 클램핑력을 이하와 같이 제어하였다.
수지 온도: 380 ℃±10 ℃
형 온도: 125 ℃±3 ℃
클램핑력: 35 t 내지 40 t
또한, 이하의 실시예에서는 경계 윤활막제로서 상술한 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3으로 각각 표시되는, 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 미량의 인산트리에스테르를 함유하는 혼합물(도호 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조)을 사용하였다. 화학식 1에서의 R'는 H의 형태로 하고, 화학식 1, 화학식 2, 화학식 3의 각각의 탄소수 m은 18로 하며, EO의 평균 몰수 n은 2로 하였다.
본 발명의 실시예에서 사용한 경계 윤활막을 구성하는 인산에스테르는, 톨루엔, 벤젠, 메틸에틸케톤(MEK) 등의 용제에 대하여 용해성을 갖고 있다. 즉, 이 경계 윤활막제를 사용한 경우, 이들의 용해성 용제에 의해 희석할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 사용한 경계 윤활막을 구성하는 인산에스테르는 크실렌, 용매 나프타, 케로신, 에탄올, DFM(디메틸포름아미드), 부틸셀로솔브, 에틸렌글리콜 모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜 디메틸에테르, 아세트산 에틸, 아세톤, 물 등의 용제에 대해서는 불용해성을 갖고 있다. 즉, 이 경계 윤활막제를 사용한 경우, 코팅 후에 이들 불용해성 용제에 의해 먼지 등의 이물질이나 코팅 얼룩을 닦아냄으로써 매우 얇고, 균일한 두께로 양호한 경계 윤활막 (1)을 형성할 수 있다.
<실시예 1>
우선, 톨루엔을 사용하여 상기 경계 윤활막제를 5 중량％의 농도로 조합하였다. 또한, 이와 같이 하여 조합된 경계 윤활막제를, 경질막 (2)가 형성된 고정 미러 (21)의 미러면에 면포에 의해 직접 코팅하였다. 또한, 경질막 (2)로서는 DLC를 사용하고, 고정 미러 (21)로서는 스테인레스 컨셉에 기초하여 제조된 고합금의 캐 비, 코어재인 ELMAX를 사용하였다. 이어서, 코팅 후에 아세톤을 사용하여 먼지 등의 이물질이나 코팅 얼룩을 닦아내었다. 이상의 공정에 의해, 고정 미러 (21)의 미러면 상에 매우 얇고, 균일한 두께로 양호한 경계 윤활막 (1)이 형성되었다.
이어서, 비접촉식 표면 검사기를 이용하여 미러면의 중심선 평균 조도(Ra)를 측정하였다. 측정 결과, 경계 윤활막 (1)을 형성하기 전의 미러면의 중심선 평균 조도(Ra)가 0.52 [nm]였던 것에 대하여, 경계 윤활막 (1)이 형성된 후의 미러면의 중심선 평균 조도(Ra)는 0.53 [nm]였다. 이로부터 미러면의 중심선 평균 조도는 경계 윤활막 (1)의 형성 전과 형성 후에 거의 변하지 않는 것을 알 수 있었다.
<실시예 2>
경계 윤활막 (1)을 형성하기 전과 형성한 후에 고정 미러 (21)과 스탬퍼 (22) 사이에 발생하는 마찰력을 비교하기 위해, 고정 미러 (21)의 샘플에 경계 윤활막 (1)을 형성하고, 형성 전과 형성 후의 마찰 계수를 각각 마찰 시험기에 의해 측정하였다.
또한, 상술한 실시예 1에서의 고정 미러 (21)과 동일해지도록, 샘플의 재질은 고정 미러 (21)과 동일한 스테인레스 컨셉에 기초하여 제조된 고합금의 캐비, 코어재인 ELMAX로 하고, 미러면 상에 DLC 재질에 의한 경질막 (2)가 형성된 것을 사용하였다. 또한, 경계 윤활막 (1)은 상술한 실시예 1과 동일해지도록 경질막 (2)가 형성된 샘플의 미러면 상에 형성하였다.
도 7을 참조하여 마찰 시험기에 의한 마찰 계수의 산출 방법에 대하여 설명한다. 마찰 시험기는 장착부 (35)와 검출부 (37)을 갖고 있다. 장착부 (35)는 직 경이 50 mm인 미러면을 갖는 샘플 (4)가 장착되는 장착면을 갖는 스테이지 (36)과, 스테이지 (36)에 장착된 샘플 (4)가 장착면과 병행하여 방사상 방향으로 이동하도록 스테이지 (36)을 변위시키는, 도시하지 않은 구동부를 갖고 있다.
검출부 (37)은 헤드 (38)과 부하 스테이지 (39)를 갖고 있고, 스테이지 (36)에 대하여 근접 이격이 자유롭게 되어 있다. 헤드 (38)은 마찰력을 측정할 때, 스테이지 (36) 상의 샘플 (4)와 접촉시켜 샘플 (4)와의 사이에 마찰력을 발생시키는 부분이다. 샘플 (4)와 스탬퍼 (22)의 마찰 계수를 산출하기 위해, 헤드 (38)의 재질은 스탬퍼 (22)의 재질로서 널리 사용되고 있는 니켈을 사용하였다.
부하 스테이지 (39)는 헤드 (38)을 스테이지 (36) 상의 샘플 (4)에 가압하기 위한 것이다. 부하 스테이지 (39)에 의해 헤드 (38)에 가하는 하중은 임의적으로 변경이 가능하도록 되어 있다.
센서 (40, 41)은 스테이지 (36)의 변위 방향에서의 검출부 (37)의 압력을 측정함으로써, 스테이지 (36) 상의 샘플 (4)와 헤드 (38) 사이에 생기는 마찰력을 측정한다. 센서 (40)은 도면 중에서 스테이지 (36)이 우측 방향으로 변위되었을 때의 검출부 (37)에 걸리는 압력 (F1)을 검출하고, 센서 (41)은 도면 중에서 스테이지 (36)이 좌측 방향으로 변위되었을 때의 검출부 (37)에 걸리는 압력 (F2)를 검출한다.
마찰 계수 μ는 도시하지 않은 구동부에 의해, 스테이지 (36) 상의 샘플 (4)가 방사상 방향으로 1 초 동안 1회 왕복하도록 스테이지 (36)을 변위시켜 압력 (F1) 및 압력 (F2)를 측정하고, 측정된 압력 (F1) 및 압력 (F2)와, 부하 스테이지 의 하중에 의해 샘플 (4)에 걸리는 헤드 (38)의 하중 w로부터, 하기 수학식 1에 의해 산출하였다. 또한, 샘플 (4)에 걸리는 헤드의 하중 w는 65 [g]으로 하였다.
경계 윤활막 (1)을 설치하지 않은 상태에서는 압력 (F1)이 17.6 g이고, 압력 (F2)가 14.4 g이었다. 즉, 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있지 않은 상태에서의 마찰 계수 μ는 약 0.246이었다.
경계 윤활막 (1)을 설치한 상태에서는 압력 (F1)이 14.4 g이고, 압력 (F2)가 11.6 g이었다. 즉, 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있는 상태에서의 마찰 계수 μ는 0.2였다.
이 결과로부터 경계 윤활막 (1)을 고정 미러 (21)의 스탬퍼 (22)와 접하는 부분에 설치함으로써, 고정 미러 (21)과 스탬퍼 (22) 사이의 마찰 계수를 대폭적으로 감소시킬 수 있다는 것을 알았다.
이어서, 3.5 인치 MO 디스크의 규격에 준하는 광 디스크 기판을 성형 금형 장치에 의해 연속적으로 성형하고, 성형된 광 디스크 기판으로부터 3.5 인치 MO 디스크를 실제로 제조하여, 제조한 3.5인치 MO 디스크가 적어도 1배 밀 내지 20배 밀의 기록 밀도에 걸쳐 기록 재생이 가능한지를 평가하였다.
<실시예 3>
실시예 1과 동일하게 하여 성형 금형 장치 (11)의 고정 미러 (21)의 미러면 상에 경계 윤활막 (1)을 형성하였다. 또한, 상기 성형 금형 장치 (11)을 사용하여 광 디스크 기판을 연속적으로 성형하였다. 그 후, 성형된 광 디스크 기판 상에 3.5 인치 MO 디스크의 규격에 준한 기록막 및 보호막을 형성하여 목적하는 광 디스크를 얻었다.
<비교예 1>
경계 윤활막 (1)의 형성을 생략한 것 이외에는, 실시예 3과 전부 동일하게 하여 광 디스크 기판을 연속적으로 성형하였다. 그 후, 성형된 광 디스크 기판 상에 3.5 인치 MO 디스크 규격에 준한 기록막 및 보호막을 형성하여 목적하는 광 디스크를 얻었다.
도 8 및 도 9는 경계 윤활막 (1)을 설치하지 않은 성형 금형 장치에서의 2만 쇼트 후의 어드레스 피트의 요철 형상을 나타낸다. 또한, 도 10 및 도 11은 경계 윤활막 (1)을 설치한 성형 금형 장치에서의 4만 쇼트 후의 어드레스 피트의 요철 형상을 나타낸다.
도 8 및 도 10은 원자간력 현미경(AFM: Atomic Force Microscope)에 의한 어드레스 피트의 형상을 나타내는 도면이다. 또한, 도 9 및 도 11에서의 종축은 어드레스 피트의 깊이 [nm]를 나타내고, 횡축은 기판 방사상 방향의 스캔 영역 [㎛]을 나타낸다. 즉, 도 9 및 도 11은, 각각 도 8의 선 (A) 및 도 10의 선 (B) 상의 요철에 비례한 전압과 주파수에 의해 표면의 요철 형상을 연속적으로 나타내고 있다. 도 8 중의 화살표 (a), (a'), 화살표 (b), (b') 및 화살표 (c), (c')는 도 9 중의 점 (a), (a'), 점 (b), (b') 및 점 (c), (c')에 대응한다. 또한, 도 10 중의 화살표 (d), (d'), 화살표 (e), (e') 및 화살표 (f), (f')는 도 11 중의 점 (d), (d'), 점 (e), (e') 및 점 (f), (f')에 대응한다.
도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 경계 윤활막 (1)을 설치하지 않은 성형 금형 장치에서는, 2만 쇼트 후의 디스크에 있어서 피트의 단면 형상이 붕괴되어 어드레스 에러가 발생하였다. 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 경계 윤활막 (1)을 설치한 성형 금형 장치에서는 4만 쇼트 후의 디스크라도 피트의 단면 형상이 붕괴되지 않고, 어드레스 에러가 발생하지 않았다. 즉, 생산성을 2배 이상 향상시킬 수 있다는 것을 알았다.
이어서, 추기형 DVD 4.7 GB 규격에 준하는 광 디스크 기판을 성형 금형 장치 (11)에 의해 성형하고, 성형된 광 디스크 기판으로부터 DVD-R을 실제로 제조하며, 제조한 DVD-R이 1배속 내지 8배속의 기록 속도에 걸쳐 기록 재생이 가능한지를 평가하였다.
<실시예 4>
실시예 1과 동일하게 하여, 성형 금형 장치 (11)의 고정 미러 (21)의 미러면 상에 경계 윤활막 (1)을 형성하였다. 또한, 상기 성형 금형 장치 (11)을 사용하여 광 디스크 기판을 연속적으로 성형하였다. 그 후, 성형된 광 디스크 기판 상에 추기형 DVD 4.7 GB 규격에 준한 기록막을 형성한 후, 접착층을 통해 광 디스크 기판을 접합시켜 목적하는 광 디스크를 얻었다.
<비교예 2>
경계 윤활막 (1)의 형성을 생략한 것 이외에는, 실시예 4와 전부 동일하게 하여 광 디스크 기판을 연속적으로 성형하였다. 그 후, 성형된 광 디스크 기판 상 에 추기형 DVD 4.7 GB 규격에 준한 기록막을 형성한 후, 접착층을 통해 광 디스크 기판을 접합시켜 목적하는 광 디스크를 얻었다.
도 12는 고정 미러 (21)에 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있지 않은 성형 금형 장치에 의해 성형된 디스크의 트랙킹 에러 신호를 나타내고, 도 13은 고정 미러 (21)에 경계 윤활막 (1)이 설치된 성형 금형 장치에 의해 성형된 디스크의 트래킹 에러 신호를 나타낸다. 도 12 및 도 13 중에서 종축은 전압 [V]이고, 횡축은 디스크의 신호 영역의 최외주인 R 58 mm의 위치에서의 둘레 내(0°내지 360°)를 나타낸다.
도 12 및 도 13에 나타낸 바와 같이, 고정 미러 (21)에 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있지 않은 성형 금형 장치에 의해 성형된 디스크보다, 고정 미러 (21)에 경계 윤활막 (1)이 설치되어 있는 성형 금형 장치에 의해 성형된 디스크쪽이 트랙킹 에러 신호의 진폭이 평균적으로 작았다. 이에 따라, 고정 미러 (21)에 경계 윤활막 (1)을 형성하면, 트래킹 에러가 약 10 ％ 감소되어 제품의 품질 및 수율이 향상된다는 것을 알 수 있었다.
도 14는 연속적으로 디스크를 성형했을 때의 트랙킹 에러를 나타낸다. 도 14 중에서 종축은 전압 [V]을 나타내고, 횡축은 디스크의 샘플 번호를 나타낸다. 트랙킹 에러를 나타내는 전압치는, 각 디스크에서의 트랙킹 에러의 평균치이다. 즉, 전압치가 작을수록 트랙킹이 양호하다는 것을 나타낸다. 도 14 중의 경계선 (A)는 경계 윤활막 (1)을 형성한 타이밍을 나타낸다. 즉, 경계선 (A)보다 좌측은 경계 윤활막 (1)을 형성하기 전이고, 선 (A)보다 우측은 경계 윤활막 (1)을 형성한 후이다.
경계 윤활막 (1)의 형성 전의 트랙킹 에러 신호의 진폭의 평균치는 0.84±0.13이었던 것에 대하여, 경계 윤활막 (1)의 형성 후의 트랙킹 에러 신호 진폭의 평균치는 0.77±0.08로 작아져 연속 성형에 있어서도 트랙킹 에러가 개선되는 것을 알 수 있었다.
이상으로부터, 본 발명의 제1의 실시 형태에 따르면, 스탬퍼 (22)와의 접촉부에 경계 윤활막 (1)이 형성된 고정 미러 (21)을 사용하여 광 디스크 기판을 성형함으로써, 양호한 광 디스크를 저비용으로 효율적으로 제조할 수 있다. 특히, 고밀도 3.5 인치 MO 디스크에서는 피트의 끌림에 의한 어드레스 에러의 개선에 절대적인 효과가 있어 생산성을 2배 이상 향상시킬 수 있었다.
<실시예 5>
처음에, DVD-R(16X)의 규격에 준한 마스터 스탬퍼를 이하와 같이 하여 제조하였다. 우선, 전용의 연마 장치를 사용하여 스탬퍼 제조시의 기판이 되는 원형상의 유리 원반의 표면을 미립자 연마제에 의해 스크럽 처리한 후, 연마제가 잔존하지 않도록 잘 세정하였다. 이에 따라, 평탄면을 갖는 유리 원반이 얻어졌다.
이어서, 연마ㆍ세정한 유리 원반 표면에 포토레지스트층을 형성하고, 이 포토레지스트층에 레이저빔을 조사하여 광 디스크의 신호 패터닝 전사용이 되는 스탬퍼의 원반 패턴을 노광하여 현상 처리를 행하였다. 이에 따라, 원반 패턴이 얻어졌다. 또한, 신호 표면 패턴은 나선형의 프리그루브에서 트랙 피치폭은 0.74 ㎛, 그루브 깊이는 0.14 ㎛ 내지 0.16 ㎛로 하였다.
이어서, 얻어진 원반 패턴 상에 무전해 도금으로 금속 바탕층을 형성한 후, 전해 도금으로 원하는 스탬퍼 구성 두께까지 한번에 전기 주조막을 형성하였다. 또한, 전기 주조막은 0.3 mm의 두께로 하였다.
이어서, 도금에 의한 신호 패터닝(원반 패턴)을 복제한 도금 금속막을 유리 원반으로부터 박리하고, 포토레지스트층을 전용 용제로 용해ㆍ세정하여 완전히 건조시켰다. 이 상태에서 스탬퍼로서의 원반이 얻어졌다.
이어서, 얻어진 스탬퍼의 신호 패터닝면에 보호 시트를 점착하여 보호한 후, 뒷면을 연마하여 평탄 정밀도를 향상시켰다.
또한, 스탬퍼의 뒷면 연마에는, 일률 건식 연마기에서 연마 디스크를 사용하였다.
마지막으로, 소정의 스탬퍼 직경(직경 138 mm)으로 펀칭하여(트리밍) 목적으로 하는 스탬퍼를 얻었다.
이어서, 경계 윤활막제를 이하와 같이 하여 제조하였다. 인산에스테르(도호 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 제조)와, 희석제로서의 톨루엔을 스크류관에 넣어 혼합하여 가볍게 몇회 흔든 후, 롤밀 상에서 10 분 정도 회전시켜 경계 윤활막제를 제조하였다.
이하, 경계 윤활막제의 조성을 나타낸다.
경계 윤활막제: 인산에스테르(100 ％ 고형물) 분말 5 중량부
희석 용제: 톨루엔 95 중량부
이어서, 상술한 바와 같이 하여 제조한 스탬퍼의 뒷면을 아세톤에 의해 탈지 ㆍ세정하여 오염물이 없는 깨끗한 면을 얻었다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 제조한 경계 윤활막제를 면포에 적량 스며들게 하여 스탬퍼 뒷면에 직접 도포하고, 상온에서 30 분간 건조하여 용제인 톨루엔을 완전히 휘발시켰다. 이에 따라, 경계 윤활막제가 스탬퍼 뒷면에 고착되고 경계 윤활막이 형성되었다. 이어서, 아세톤에 의해 경계 윤활막 표면에 붙은 먼지나 칠 얼룩을 닦아내었다. 또한, 아세톤은 경계 윤활막제에 대하여 불용해성 휘발성 용제이다. 이상에 의해, 목적으로 하는 경계 윤활막이 뒷면에 설치된 스탬퍼가 얻어졌다.
이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼의 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다.
이어서, 상술한 스탬퍼와 동일하게 하여 사출 성형기 금형의 신호 미러 표면에도 경계 윤활막을 형성하였다. 이어서, 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<실시예 6>
우선, 상술한 실시예 5와 전부 동일하게 하여 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 경계 윤활막제를 이하와 같이 하여 제조하였다. 불소 변성 인산에스테르(다이킨 가세이힝 한바이 가부시끼가이샤)와, 희석제로서의 히드로플루오로에테르(스미또모 3M사 제조)를 스크류관에 넣어 혼합하고 가볍게 몇회 흔든 후, 롤밀 상에서 10 분 정도 회전시켜 경계 윤활막제를 제조하였다.
이하, 경계 윤활막제의 조성을 나타낸다.
경계 윤활막제: 불소 변성 인산에스테르(100 ％ 고형물) 0.93 중량부
희석 용제: 히드로플루오로에테르 99.07 중량부
이어서, 상술한 바와 같이 하여 제조된 경계 윤활막제를 사용하는 것 이외에는, 상술한 실시예 5와 동일하게 하여 스탬퍼 뒷면에 경계 윤활막을 형성하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다.
이어서, 상술한 스탬퍼와 동일하게 하여 사출 성형기 금형의 신호 미러 표면에도 경계 윤활막을 형성하였다. 이어서, 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<실시예 7>
우선, 상술한 실시예 6과 전부 동일하게 하여 신호면과 반대측이 되는 뒷면에 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼의 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 이어서, 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를, 신호 미러면에 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<실시예 8>
우선, 상술한 실시예 5와 전부 동일하게 하여 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 상술한 실시예 6과 동일하게 하여 신호 미러면에 경계 윤활막을 형성하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 신호 미러면에 대하여 외관, 조도 열화, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 이어서, 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 스탬 퍼를, 신호 미러면에 경계 윤활막이 설치된 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<실시예 9>
마스터 스탬퍼를 BD-R 규격에 준한 것으로 한 것 이외에는, 실시예 6과 전부 동일하게 하여 뒷면에 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼의 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 이어서, 실시예 6과 전부 동일하게 하여 신호 미러면에 경계 윤활막을 형성하였다. 이어서, 경계 윤활막이 설치된 스탬퍼를 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<비교예 3>
우선, 상술한 실시예 5와 전부 동일하게 하여 DVD-R 규격에 준한 스탬퍼를 제조한 후, 경계 윤활막을 형성하지 않은 상태로, 즉 통상 사용하는 상태로 스탬퍼 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 이어서, 뒷면에 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 스탬퍼를, 신호 미러면에 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<비교예 4>
우선, 상술한 실시예 9와 전부 동일하게 하여 BD-R 규격에 준한 스탬퍼를 제조한 후, 경계 윤활막을 형성하지 않은 상태로, 즉 통상 사용하는 상태로 스탬퍼 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 이어서, 뒷면에 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 스탬퍼를, 신호 미러면에 경계 윤활막이 설치되어 있지 않은 금형에 장착하고, 광 디스크 기판의 사출 성형을 반복하여 스탬퍼 라이프를 평가하였다.
<비교예 5>
우선, 상술한 실시예 5와 전부 동일하게 하여 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 상온 건조형의 불소계 수지(가부시끼가이샤 플루오로 테크놀러지사 제조, 상품명: 플루오로 서프 FG-5030G)에 의해 스탬퍼의 뒷면을 처리하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼의 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 그 결과, 내용제성이 불량하고, 아세톤을 스며들게 한 벤코트나 면포류로 문지르면, 표면 처리한 불소계 수지가 제거되며, 또한 외관상으로도 간섭 줄무늬 모양이 발생해 버리기 때문에, 불소 수지는 사출 성형에 사용하기에는 곤란하다는 것을 알 수 있었다. 따라서, 상기 비교예 5에서는 사출 성형의 반복에 의한 스탬퍼 라이프의 평가를 행하지 않았다.
<비교예 6>
우선, 상술한 실시예 5와 전부 동일하게 하여 스탬퍼를 제조하였다. 이어서, 상기 스탬퍼의 뒷면을 상온 경화형의 고체 윤활제인 PTFE(사불화에틸렌)를 사용하여 표면 처리하였다. 이어서, 상술한 바와 같이 하여 얻어진 스탬퍼의 뒷면에 대하여 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각을 평가하였다. 그 결과, 표면 조도의 악화가 크고, 상기 표면 조도가 광 디스크 기판의 신호면에 전사되는 것이 밝혀졌다. 따라서, 상기 비교예 6에서는 사출 성형의 반복에 의한 스탬퍼 라이프의 평가를 행하지 않았다.
이하, 상술한 실시예 5 내지 9 및 비교예 3 내지 6에서의 외관, 조도 열화, 슬립 각도, 내용제성 및 접촉각의 평가 내용에 대하여 설명한다.
(외관 평가)
표면 처리한 면을 가볍게 수회, 벤코트나 면포류로 문지른 후, 육안으로 그 면을 관찰하여 변화가 있는지를 평가하였다. 변화가 확인되지 않은 경우를 「○」, 약간 변화가 확인되지만, 허용 범위 내인 경우를 「△」, 변화가 확인되고 외관에 문제가 있는 경우를 「▲」, 명확하게 변화되어 있고, DVD-R 및 BD-R의 규격을 충족하는 디스크 기판을 양호하게 생산하는 것이 불가능(이하, "상품 적용 외"라고 함)한 경우를 「×」로 하였다. 여기서, 「○」 및 「△」수준의 외관이라면, DVD-R 및 BD-R의 규격을 충족하는 디스크 기판을 양호하게 생산할 수 있다.
(표면 조도의 평가)
시판 중인 2차원 표면 조도계를 이용하여 표면 조도를 측정하고, 표면 처리 전후에 표면성 파라미터(RaㆍRmaxㆍRz)에 변화가 없는지, 또는 표면 조도가 열화하는 방향이 아닌지를 평가하였다. 표면성 파라미터에 변화가 없거나, 또는 표면 조도가 열화하는 방향이 아닌 경우를 「○」, 약간 조도 변화가 확인되지만, 허용 범위 내인 경우를 「△」, 조도 변화가 확인되는 경우를 「▲」, 명확하게 조도가 변화되어 있고, 상품 적용 외인 경우를 「×」로 하였다. 여기서, 「○」 및 「△」수준의 표면 조도라면, DVD-R 및 BD-R의 규격을 충족하는 디스크 기판을 양호하게 생산할 수 있다.
(슬립 각도의 평가)
편평한 다이 상에 표면 처리 후의 스탬퍼를 그 뒷면측을 위로 하여 정치하고, 그 위에 하중 200 g의 추를 얹어 스탬퍼의 한쪽을 위쪽 방향으로 서서히 기울여, 추가 움직이기 시작한 각도를 슬립 각도로 하였다. 정의상으로는 정지 마찰 평가의 대체로서 행하여, 수치가 작은 쪽이 저마찰인 것을 나타낸다. 이번 평가에서는 스탬퍼 뒷면만을 측정하였다. 신호 미러면의 측정은, 본 실시예에서 사용한 재질이 본래 이 시험 방법에서는 꽤 낮다는 점으로부터, 별도의 평가 방법으로 효과를 확인하기로 하였다. 수치가 작을수록 마찰 감소 효과가 있어 바람직하다고 할 수 있다.
(내용제성의 평가)
내용제성의 평가는 표면 처리한 면을 가볍게 수회, 아세톤을 스며들게 한 벤코트나 면포류로 문지른 후, 육안으로 그 면을 관찰하여 변화가 있는지의 여부를 평가하였다. 변화가 확인되지 않은 경우를 「○」, 약간 변화가 확인되지만, 허용 범위 내인 경우를 「△」, 변화가 확인되는 경우를「▲」, 명확하게 변화되어 있고, 상품 적용 외인 경우를 「×」로 하였다. 여기서, 「○」 및 「△」 수준의 내용제성이라면, DVD-R의 규격을 충족하는 디스크 기판을 양호하게 생산할 수 있다.
상기 내용제성의 평가는, 성형 공정에서 일상적으로 행해지는 작업을 상정한 평가 방법이다. 스탬퍼를 금형에 설치하기 전에, 신호 미러면의 오염물에 의한 스 탬퍼로의 악영향이나, 이물질 삽입에 의한 스탬퍼 신호면으로의 이물질 형상 전사를 방지하기 위해 아세톤으로 신호 미러면 및 스탬퍼 뒷면을 미리 닦아내 클리닝한다. 이 클리닝에 의해 표면 처리한 경계 윤활막제가 용해되어 표면으로부터 소실되어, 효과가 상실될 우려가 있다.
이어서 설명하지만, 내용제성을 비교하기 위해서는 아세톤으로 닦아내기 전후의 접촉각을 측정하는 것이 가장 적절하지만, 제조 현장에서 스피드하게 판단하기 위해서는 외관상 닦아낸 후의 표면을 관찰하면 알 수 있는 경우가 많다. 표면에 간섭 줄무늬 모양이 발생하거나, 아세톤으로 닦아낸 후에 구슬상으로 아세톤이 점재하거나, 완전히 아세톤으로 피복되거나, 즉 용제의 습윤성 변화로 판단하는 것이 어느 정도 가능하다. 상기 내용제성 평가에서는 그 습윤성 변화를 육안으로 판단하는 데 있다. 바람직한 상태는 사용하는 경계 윤활막제의 구조에도 의존하지만, 본 발명에서는 특히 불소 변성 인산에스테르의 경우, 용제를 튕겨 구슬상으로 점재시키는 것이 바람직하다.
(접촉각의 평가)
표면 처리 후에 경계 윤활막제가 그 표면에 확실하게 처리되어 있는가를 판단하는 간편한 방법으로서 접촉각을 측정하는 방법이 일반적이다. 그 표면에 처리된 화학 물질(경계 윤활막제)의 분자 구조에 의해, 표면의 성질이 친수성이 되어 있는지, 친유성이 되어 있는지를 순수한 물 또는 헥사데칸 등의 액적을 표면에 적하하여 각도를 측정한다. 이 실시예에서는 교와 가이멘 가가꾸(주)의 FACE 고체 표면 에너지 해석 장치(CA-XE형)를 사용하여 순수한 물 및 헥사데칸의 액적량 3.1 ㎕의 접촉각을 측정하였다. 단, 상기 평가는 좋고 나쁨을 판단하는 것이 아니라, 스탬퍼 뒷면 또는 신호 미러 표면에 깔끔히 경계 윤활막제가 결합되어 있는지를 판단하는 것이다. 처리 전후에 수치가 변화되어 있으면, 표면 처리가 되어 있다고 간주한다.
(라이프 실적 평가)
라이프 실적 평가는, 본 발명에서의 실질적 효과를 나타내는 것이다. 실제의 광 디스크 제조 라인에서의 실적이며, 라이프 수치(쇼트수)가 크면 클수록 좋고, 효과가 절대적인 것을 나타낸다.
또한, 명세서 중에서 라이프란, 본래의 스탬퍼 수명이 아니라, 1회의 성형 가동으로 기계를 정지하지 않고 연속적으로 가동을 지속하는 광 디스크 성형 매수(쇼트수)를 나타낸다.
상기에서도 설명했지만, 스탬퍼 뒷면과 신호 미러부의 소재가 상이하기 때문에, 열팽창 계수나 각각의 소재의 강성률 차이로부터 접촉하는 경계에서 변형을 수반한 마찰 마모 현상이 발생한다. 이 때, 신호 미러부보다 경도가 낮은 스탬퍼 뒷면은 마찰에 의한 응착 마모가 발생하고, 그 응착물 또는 누락물이 연마제와 동일한 작용을 하는 영향으로 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러부 표면으로의 손상을 초래하여, 성형 디스크의 정밀도를 악화시키는 원인이 된다. 따라서, 일단 설비를 정지하여 스탬퍼 뒷면을 가볍게 연마하여 재사용하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이 유지 보수 작업이 설비 가동률의 저하 및 비용 상승을 초래하는 한 원인이며, 본 발명이 극복해야 할 중요한 과제이다.
스탬퍼 라이프 또는 성형 설비를 정지하는 판단으로서, 광 디스크의 트랙킹 에러를 측정하여 규격치를 초과한 시점을 스탬퍼 라이프(1회의 성형 설비 연속 가동 가능)로 한다. 광 디스크의 트랙킹 에러는 소니 독자적인 사내 표준 평가기인 서보 에러 테스터를 사용하여 측정하였다. 초기값이 통상 350 내지 400 mV인 데 대하여, 규격치 450 mV를 초과한 시점에서 스탬퍼 라이프로서 성형 및 성형기를 정지한다. 보는 방법은 물론, 수치(쇼트수)가 큰 쪽이 바람직하다는 것은 설명할 필요도 없다.
하기 표 1에 실시예 5 내지 9 및 비교예 3 내지 6의 평가 결과를 나타내었다.
표 1의 평가 결과로부터 이하의 것을 알 수 있다.
실시예 5 내지 9에서의 라이프 실적 평가의 결과와, 비교예 3에서의 라이프 실적 평가의 결과를 비교하면, 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면의 적어도 한쪽에 표면 윤활막을 설치한 경우에는, 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면 중 어디에서나 표면 윤활막을 설치하지 않은 경우에 비하여 스탬퍼 라이프(쇼트수)를 대폭적으로 연장할 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 6에서의 라이프 실적 평가의 결과와, 실시예 7, 8에서의 라이프 실적 평가의 결과를 비교하면, 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면의 양쪽에 표면 윤활막을 설치한 경우에는, 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면 중 어느 한쪽에 표면 윤활막을 설치한 경우에 비하여 스탬퍼 라이프(쇼트수)를 거의 2배 연장할 수 있다는 것을 알았다. 즉, 스탬퍼 라이프(쇼트수)를 연장하는 관점에서 보면, 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면의 양쪽에 표면 윤활막을 설치하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.
또한, 실시예 5에서의 라이프 실적 평가의 결과와, 실시예 6에서의 라이프 실적 평가의 결과를 비교하면, 불소 변성 인산에스테르를 포함하는 표면 윤활막은, 인산에스테르를 포함하는 표면 윤활막에 비하여 마찰을 감소시킬 수 있고, 스탬퍼 라이프를 연장할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 스탬퍼의 라이프를 연장하기 위해서는 스탬퍼 뒷면과 성형기 금형의 스탬퍼를 유지하는 신호 미러와의 마찰을 감소시키는 것이 중요하고, 또한 효과적이라는 것을 알 수 있다. 광 디스크의 사출 성형 공정에 있어서, 트랙킹 에러 등의 광 디스크 요구 특성을 충족하고, 설비 가동률을 낮추지 않는, 이른바 스탬퍼 라이프가 긴 광 디스크 제조용 스탬퍼를 얻기 위해서는, 본 발명이 기재하는 방법을 이용함으로써 과제를 극복할 수 있다.
마찰 감소 효과를 검증하기 위해 행한 표 1의 슬립 각도 평가는, 전부 스탬퍼 뒷면의 마찰을 판단하는 지침이 되는 것이지만, 어떠한 화학적 표면 처리를 행함으로써 마찰을 낮추는 효과가 얻어진다는 것을 엿볼 수 있다.
여기서는, 편의상 실시예 1 내지 9와 비교예 1 내지 6에 대하여 기재했지만, 본 발명자들은 다른 여러가지 경계 윤활막제를 본 발명에 이를 때까지 예의 검토를 행해 왔다. 이 검토에 따르면, 다른 경계 윤활막제에서는 아세톤 등의 유기 용제로 처리한 후의 표면을 닦아내면, 간섭 줄무늬와 같은 모양이 발생하여 외관 평가에 있어서 문제가 생기거나, 용제로 경계 윤활막제가 제거ㆍ소실되어 효과가 전혀 얻어지지 않는 경우가 대부분이었다. 단순히 마찰을 낮추는 것뿐이라면, 실리콘계 계면활성제나 수지 등도 효과는 있지만, 아세톤이나 톨루엔 등의 케톤류 또는 에틸알코올이나 IPA(이소프로필알코올) 등의 알코올류 등의 용제에 가용성이고, 성형기 금형의 클리닝시에 경계 윤활막제가 소실되어 버리는 결과가 되어 바람직하지 않다.
다른 계면활성제나 수지 등을 검토했을 때 중요한 점으로서, 처리 후 표면의 상태가 기름을 도포한 것 같이 젖은 상태에 있는 경계 윤활막제를 사용하면, 티끌이나 분진을 흡착한 상태가 되어, 이물질 형상 전사의 문제를 일으키거나, 고온ㆍ고압력하에서 성형할 때, 그 경계 윤활막제가 신호면으로 들어가는 것이 염려되기 때문에 사용이 불가능해지는 경우가 많다.
한편, 마찰을 감소하는 것에서는, 계면활성제나 수지류 외에 큰 효과가 얻어지는 고체 윤활제를 비교예 5에서 실시하고 있다. 단, 표 1로부터도 용이하게 추측할 수 있지만, 처리 후의 표면성이 악화된다. 조도가 스탬퍼의 실사용 범위를 초과하는 조도 수준에서 신호면측으로의 조도 전사가 염려된다. 또한, 처리한 표면으로부터 미량이기는 하지만, 가루 날림과 같은 오염물이 확인되어 실용화가 곤란하다.
이상의 결과로부터, 경계 윤활막을 설치함으로써 스탬퍼의 뒷면 및 성형기 금형의 신호 미러면의 표면 성상을 손상하지 않고 마찰을 감소시키며, 또한 스탬퍼 라이프를 연장할 수 있다.
본 발명을 보다 고도의 수준으로 달성하기 위해서는, 스탬퍼 뒷면과 신호 미러부의 마찰을 감소시키기 위해, 표면 처리를 행하는 경계 윤활막제로서 윤활성을 갖는 계면활성제이고, 주요 골격에 인산기를 가지며, 화학식 1로 표시되는 구조를 갖는 인산에스테르류를 사용하는 것이 바람직하고, 그 중에서도 특히 화학식 4로 표시되는 구조의 불소 변성 인산에스테르를 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그것은 우수한 마찰 감소 효과가 얻어져 보다 스탬퍼 라이프를 연장시키는 것이 가능하기 때문이다.
또한, 본 발명의 이점으로서, 상기 경계 윤활막제는 반복 사용이 가능하고, 효과가 희석된 경우 스탬퍼 뒷면 및 신호 미러면의 클리닝을 행한 후, 다시 동일한 표면 처리를 행함으로써 효과를 지속시킬 수 있다는 이점이 있다.
또한, 과제 해결의 직접적 요인과는 무관하지만, 표면 처리 후의 스탬퍼 및 신호 미러면을 육안 관찰해도 무색 투명하고, 무취이며, 외관 상으로는 어떠한 처리가 되어 있는지 알 수 없기 때문에 스탬퍼 외판시의 장점도 될 수 있는 이점이 있다.
본 발명은 상술한 본 발명의 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러가지 변형이나 응용이 가능하다.
예를 들면, 상술한 실시 형태 및 실시예에서 예시한 수치는 어디까지나 예에 지나지 않으며, 필요에 따라 이와 다른 수치를 이용할 수도 있다.
또한, 상술한 실시 형태 및 실시예에서는 DVD-R이나 BD-R 등에 본 발명을 적용한 예에 대하여 설명했지만, 본 발명은 그 이외의 추기형 광 기록 매체에도 적용 가능하며, 또한 재생 전용형이나 재기록 가능형 등의 광 기록 매체에 대해서도 적용 가능하다. 보다 구체적으로는 CD-DA(Compact Disc-Digital Audio), CD-R0M(Compact Disc-Read 0nly Memory), CD-R(Compact Disc-Recordable), CD-RW(Compact Disc-ReWritable), DVD-R(Digital Versatile Disc-Recordable), DVD+R(Digital Versatile Disc+Recordable), DVD-RW(Digital Versatile Disc-ReWritable), DVD-RAM(Digital Versatile Disc-Random Access Memory), 및 DVD-R0M(Digital Versatile Disc-Read 0nly Memory) 등 여러가지 규격의 광 기록 매체에 대하여 적용 가능하다. 또한, HD-DVD(Heigh Definition Digital Versatile Disc), BD-R0M(Blu-ray Disc-Read 0nly Memory), BD-R(Blu-ray Disc-Recordable), 및 BD-RE(Blu-ray Disc-REwritable) 등의 차세대 고밀도 광 기록 매체에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다. 또한, 향후 개발이 예상되는 광 기록 매체에 대해서도 본 발명의 적용이 가능하다.
또한, 기록 속도도 상술한 실시 형태 및 실시예로 한정되는 것이 아니며, 여러가지 기록 속도의 광 기록 매체에 적용 가능하다. 또한, 기록층도 1층으로 한정되는 것이 아니며, 2층 이상의 광 기록 매체에도 적용 가능하다.
또한, 상술한 제1의 실시 형태에서는 경계 윤활막 (1)을 고정 미러 (21)의 표면에 설치했지만, 이것으로 한정되는 것이 아니며, 니켈 등을 포함하는 스탬퍼 (22)의 뒷면에 경계 윤활막 (1)을 설치할 수도 있고, 고정 미러 (21)과 스탬퍼 (22)의 양쪽에 경계 윤활막 (1)을 설치할 수도 있다. 또한, 스탬퍼 (22)의 뒷면에 경질막 (2)를 설치할 수도 있다.
또한, 3.5인치 MO 디스크, DVD-R로 한정되지 않고, 스탬퍼에 의해 요철 형상이 전사된 기판을 사용하는 다른 기록 매체용 기판의 성형에 대해서도 적용할 수 있다. 또한, 기록 매체용 기판으로 한정되지 않고, 스탬퍼의 요철 형상을 전사하여 형성되는 다른 성형체의 제조에 대해서도 적용할 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 및 실시예에 있어서, 스탬퍼의 재료는 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 니켈 금속 이외에도, 예를 들면 금속이나 세라믹을 이용하는 것도 가능하다. 이 경우에도, 상술한 제1 및 제2의 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상술한 실시 형태 및 실시예에 있어서, 신호 미러부의 재료는 특별히 한정되는 것이 아니며, 예를 들면 DLC라고 호칭되는 다이아몬드 라이크 카본을 신호 미러부에 설치할 수도 있다. 이 경우에도, 상술한 제1 및 제2의 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
상술한 실시 형태 및 실시예에서는 불소 변성 인산에스테르를 성형 금형 장치의 신호 미러면이나 스탬퍼 뒷면의 경계 윤활막에 적용한 경우를 예로서 설명했지만, 불소 변성 인산에스테르는 이 예로 한정되는 것이 아니며, 마찰 감소 효과에 의해 윤활성을 부여하는 윤활제 조성물에 널리 적용 가능하다. 또한, 불소 변성 인산에스테르는 마찰 감소 효과에 의해 윤활성을 부여하는 윤활제 조성물로 한정되는 것이 아니며, 발수성에 의해 방수 기능을 부여하는 방수제 조성물, 발유성에 의해 방오 기능을 부여하는 방오제 조성물, 발수 발유성에 의해 방청 기능을 부여하는 방청제 조성물, 내용제성을 부여하는 내용제 조성물 등, 여러가지 용도로 이용하는 것도 가능하다. 이하, 이들의 용도에 대하여 설명한다.
(1) 마찰 감소 효과에 의한 윤활성 부여
인산에스테르 자체가 극압 첨가제로서 알려져 있다. 내열성의 이점을 살려 고온 환경하에서 마찰 감소가 요구되는 것에 활용된다. 광 디스크 성형기의 신호 미러면 외에, 성형기 자체의 접동부나 구동부에 사용 가능하다. 특히, 오일이나 그리스와 같은 액상 비산 등이 문제가 되는 부분의 건성 접동 부분 또는 건성 구동 부분의 마찰 감소에 유효하다. 광 디스크 성형기 내의 구체예로서는 게이트 컷 펀칭, 제품 이젝터 슬리브나 제품 이젝터 핀, 외주 링 또는 이들의 부품에 사용하고 있는 볼 베어링 등을 들 수 있다. 또한, 금형 심 도출용 가이드 포스트의 베어링이나 고정 금형 및 가동 금형의 도입부, 성형기 타이 바, 판독 미러면에도 적용할 수 있다. 광 디스크 제조용 성형기를 일례로 들어 설명했지만, 그 밖의 사출 성형기에도 유효하다. 또한, 성형 부재 전반적으로도 동일한 효과가 예상된다. 이들은 프레스 성형용 금형, 주형 성형용 금형, 사출 성형용 금형, 트랜스퍼 성형용 금형, 진공 성형용 금형, 취입 성형용 금형, 압출 성형용 다이, 인플레이션 성형용 구금 섬유 방사용 구금, 캘린더 가공용 롤 등이다. 한편, 고속 접동 부분의 마찰 감소의 관점에서, 고속으로 접동할 때 마찰열이 생기는 것이 예상되는데, 여기에서도 극압 첨가제적 효과가 발휘된다. 구체적으로는 자기 테이프를 들 수 있다. 고속으로 회전하는 비디오 헤드에 접촉하여 기록ㆍ재생되는 자기 테이프에는 윤활제가 내부 첨가되어 있다. 이 자기 테이프용 윤활제로서도 우수한 효과를 발휘한다. 특히 최근 주류가 되고 있는 증착 테이프에는 불소 변성 인산에스테르의 구조상, 금속에 화학 흡착하는 특성이 살려져 내부 첨가계에서 사용할 수도 있지만, 증착막을 부착한 후의 그 표면 상에 톱 코팅을 행함으로써 코발트가 주요한 증착막 표면에 매우 균일하게, 또한 박막으로 불소 변성 인산에스테르가 흡착막으로서 존재하기 때문에 우수한 마찰 감소 효과가 얻어진다.
(2) 발수성에 의한 방수 기능 부여
후술하는 실시예 및 비교예의 평가 항목에 나타낸 물 또는 헥사데칸의 접촉각 수치에서 보여지는 바와 같이, 불소 변성 인산에스테르로 처리한 표면은 상당한 발수 발유성을 나타낸다. 그 특질ㆍ특성이 모든 방면에서 효과를 발휘한다. 그 발수 효과는 방수 기능이 되어 유리나 거울 등의 표면에 코팅하면 흐림 방지가 되고, 카메라나 안경 등의 렌즈, 목욕탕, 세면대 등 습도가 높은 환경에 있는 거울, 더 발전시키면 자동차의 프론트나 리어 유리에 코팅함으로써 우천시의 깨끗한 시계를 얻을 수 있어 안전성이 상승된다. 대상이 되는 재질이 금속이나 세라믹, 유리류라면, 방수 기능이 요구되는 대부분의 것을 적용할 수 있다. 발수성이 요구되는 제품예로서 잉크젯 프린터의 헤드를 들 수 있다. 잉크젯 프린터에 사용되는 잉크는 수계이며, 그 미소한 액적을 매우 작은 노즐 구멍으로부터 토출시켜야 한다. 이 때, 노즐 부분을 구성하고 있는 재질은 금속이다. 이 액적이 토출되는 노즐 부분은 일반적으로 소수성이 요구된다. 즉, 물을 튕기는 성질이 아니면 바람직하지 않다. 노즐 부분의 물에 대한 습윤성이 양호하면, 액적이 토출되기 전에 노즐 부분에 잉크가 확산되어 액적 형성이 불가능하고, 토출 불량이 발생한다. 결과적으로 인쇄물로 액적이 튀지 않기 때문에 인쇄 불량이 된다. 양호한 토출을 행하기 위해서는 노즐 부분의 탈수 정도가 양호해야 하며, 발수성이 요구된다. 따라서, 노즐 부분을 상기 불소 변성 인산에스테르로 처리함으로써 노즐 부분의 금속 표면에 극박막의 소수성 박막을 형성하고, 탈수를 양호하게 할 수 있기 때문에, 잉크 액적의 토출 성능을 비약적으로 향상시킬 수 있다. 이 효과는 토출 방식, 피에조 방식이나 버블젯 방식 등에 상관없이 적용 가능하다. 또한, 노즐 부분에 처리하는 방법도 있지만, 잉크 자체에 내부 첨가하여 잉크 조성물로서도 유효하다. 특히, 버블젯 방식에 있어서는 잉크에 내부 첨가함으로써, 버블젯 방식의 토출 방법에 관한 장점을 얻을 수 있다. 그것은 탄탈 금속이 주류로 사용되고 있는데, 액적을 형성하는 히터 자체가 금속이고, 고도의 온도가 그 탄탈 재질의 금속 히터에 가해지기 때문에 코게이션이라고 불리우는 문제가 발생한다. 이른바, 금속 표면에 잉크 조성물의 덩어리가 부착하는 현상으로, 이 덩어리가 온도를 차단하여 액적 형성을 불가능하게 하는 원인이 된다. 잉크 조성물로서 잉크에 상기 불소 변성 인산에스테르를 첨가함으로써, 히터에 잉크를 통해 표면 처리되기 때문에 내열성의 특질을 살리고, 또한 화학 흡착막을 형성함으로써 코게이션 방지 효과가 얻어진다. 대상 물질이 플라스틱인 경우에는 그 반응 형태로부터 효과가 희석될 가능성이 있지만, 전혀 효과가 보이지 않을 리는 없다. 그 때에는, 우선 플라스틱 표면에 친수성 처리를 행한 후에 코팅하면 동일한 효과를 얻을 수 있다.
(3) 발유성에 의한 방오 기능 부여
상기와 동일하게 불소 변성 인산에스테르로 처리한 표면은 상당한 발수성과 함께 발유성도 나타내며, 이 특질ㆍ특성이 방오 성능에 있어서도 효과를 발휘한다. 구체예로서는 지문 부착 억제 효과로서 광 디스크의 판독면 또는 기록면 상의 하드 코팅층에 코팅하는 것만으로 매우 제거가 용이하고, 표면에 퍼져 더 악화되는 경우가 없다. 마찬가지로 방수 기능 항목에서도 설명했지만, 카메라나 안경 등의 렌즈, 또는 손목 시계의 유리면 등 시각적으로 깨끗한 성질이 요구되는 것에 있어서, 기름기 있는 오염물이 쉽게 닦여진다. 또한, 금속이나 유리ㆍ세라믹 재질로 제조되고 있는 여러가지 장식품에 있어서, 부엌 등 기름이 미스트상으로 비산되는 환경이나, 담배를 실내에서 흡연하는 환경 등에서는 기름이나 담배의 진으로 더러워지는 것은 물론이지만, 장기간 방치해 두면 티끌이나 먼지가 표면에 달라붙어 청소해도 떨어지지 않고 변색되어 버리는 경우도 있다. 이러한 문제에도 방오 기능으로서 매우 유효하다.
(4) 발수 발유성에 의한 방청 기능 부여
상기에서도 설명했지만, 인산에스테르의 구조상, 금속 표면에 인산기를 통해 극박막의 화학 흡착막을 제조하는 것으로부터 녹에 대한 방청 기능도 갖는다. 처리한 표면은 무색 투명하고, 외관을 손상시키는 경우도 없다. 금속 재질로 제조되고 있는 장식품에서 방청이 특히 필요한 것에 코팅함으로써 장기적으로 외관을 손상시키지 않고, 방청 기능을 부여할 수 있다. 장식품으로 한정되지 않고, 예를 들면 나사, 볼트ㆍ너트나 못 하나에 대해서도 금속 일반적으로 녹이 문제가 되는 것으로의 응용이 가능하다.
(5) 내용제성 부여
불소 변성 인산에스테르는 불소계 용제에 가용성이지만, 일반적으로 사용되고 있는 아세톤이나 톨루엔, 메틸에틸케톤(MEK) 등의 케톤류 유기 용제나 IPA나 에틸 또는 메틸알코올 등의 알코올류 등의 용제에는 용해되지 않는다. 클린 룸 등의 청정 환경이 요구되는 장소에서는 티끌이나 먼지류의 더스트ㆍ오염물을 용제로 닦아내는 경우가 많다. 또한, 고압하에서 성형되는 성형기 등도 이물질이 삽입되면, 그 형상이 압력으로 그대로 전사되기 때문에 미리 휘발성 유기 용제로 닦아 클리닝하는 경우가 일상적으로 행해지고 있다. 이 경우, 대부분의 계면활성제 등으로 처리된 표면을 용제로 닦아내면, 표면 처리제가 용제에 의해 소실되어 버리는 문제가 발생한다. 이러한 경우에도 불소 변성 인산에스테르로 처리된 표면은 불소계 용제 이외에, 튕기는 성질 때문에 유효하게 이용할 수 있다.
Claims (17)
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- 금형이 갖는 미러면과 접촉하는 뒷면에 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 갖는 광 디스크용 기판의 성형 스탬퍼.
- 제7항에 있어서, 상기 인산에스테르류가 불소 변성 인산에스테르인 성형 스탬퍼.
- 제7항에 있어서, 상기 인산에스테르류가 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 인산트리에스테르 중 하나 이상을 함유하는 성형 스탬퍼.
- 스탬퍼가 부착되는 미러면을 갖는 금형과,상기 미러면에 설치된, 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 갖는 광 디스크용 기판의 성형 금형 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 인산에스테르류가 불소 변성 인산에스테르인 성형 금형 장치.
- 제10항에 있어서, 상기 인산에스테르류가 인산모노에스테르, 인산디에스테르 및 인산트리에스테르 중 하나 이상을 함유하는 성형 금형 장치.
- 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 상기 스탬퍼의 상기 금형과의 접촉부에, 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 형성하는 성막 단계와,상기 금형에 상기 스탬퍼를 부착하는 부착 단계와,상기 부착 단계에 의해 상기 스탬퍼가 부착된 상기 금형에 재료를 충전하여 디스크 기판을 성형하는 성형 단계를 갖는 광 디스크용 기판의 성형 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 성막 단계 전에, 상기 금형의 스탬퍼와의 접촉부 및/또는 상기 스템퍼의 상기 금형과의 접촉부에 경질막을 형성하는 단계를 더 갖는 광 디스크용 기판의 성형 방법.
- 제13항에 있어서, 상기 부착 단계 전에, 상기 성막 단계에 의해 형성된 상기 윤활막 형성제의 두께를 균일하게 하는 균일화 단계를 더 갖는 광 디스크용 기판의 성형 방법.
- 제15항에 있어서, 상기 균일화 단계에서는, 상기 인산에스테르가 불용해성을 갖는 용제에 의해, 상기 성막 단계에 의해 형성된 상기 윤활막의 표면을 닦아냄으로써, 상기 윤활막의 두께를 균일화하는 광 디스크용 기판의 성형 방법.
- 인산에스테르류를 함유하는 윤활막을 기재 상에 형성하는 성막 단계와,상기 성막 단계에 의해 상기 기재에 형성된 상기 윤활막을, 상기 인산에스테르가 불용해성을 갖는 용제에 의해 닦아내는 제거 단계를 갖는 윤활막의 형성 방법.
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