(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を成形するのに用いられる金型であって、
前記基板に所定形状を転写するための転写手段と、
温度調節媒体の循環路を有し、前記転写手段が装着される装着手段と、
前記転写手段を前記装着手段に固定するための固定手段と、
前記固定手段を固定すると共に、前記循環路から漏れる前記温度調節媒体の蒸気を吸入して外部へ排出する固定・吸排気手段と
を備えたことを特徴とする基板成形用金型。
【請求項２】
前記固定・吸排気手段が、前記固定手段を複数の方向から押さえて固定する請求項１に記載の基板成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば情報を記録するディスクの基板を成形するための基板成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
情報を記録するディスクとしては、例えば光磁気ディスク、光ディスク、磁気ディスク等がある。
図５は、光磁気ディスクの一例を示す断面側面図である。この光磁気ディスク１は、透明樹脂で成る円板状の基板２の一表面に情報の記録に必要なピット・グルーブ３が形成され、その一表面上に記録層４、反射層５、保護膜６がこの順に成膜されている。このような構成の光磁気ディスク１の基板２は、一般的に射出成形法により作成されている。
【０００３】
この射出成形法は、ピット・グルーブ３が表面に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、射出成形機の基板成形用金型内に装着し、アクリル樹脂もしくはポリカーボネイト樹脂等を溶融させて基板成形用金型内に形成されるキャビティ内に射出し、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１の基板２を成形する方法である。
【０００４】
図６は、射出成形機の従来の基板成形用金型の一例を示す断面側面図である。また、図７及び図８は、その主要部を示す一部断面平面図及び断面側面図である。
この基板成形用金型１０は、固定金型を構成する固定側コアーブロック１１が固定側型板１２の一端面に取り付けられ、可動金型を構成する可動側コアーブロック１３が可動側型板１４の一端面に取り付けられている。可動側コアーブロック１３の一端面には、スタンパ１５が内径スタンパホルダ１６及び外径スタンパホルダ１７を介して取り付けられている。
【０００５】
そして、固定側コアーブロック１１の一端面とスタンパ１５の一端面との間には、溶融樹脂が射出されて基板２が成形されるキャビティ１８が設けられている。固定側コアーブロック１１及び可動側コアーブロック１３の他端面には、温度調節媒体が通る冷却溝１１ａ、１３ａが設けられている。さらに、固定側型板１２には、その他端面からキャビティ１８の中央に貫通し、キャビティ１８内に溶融樹脂を導くためのゲート１９が設けられている。可動側型板１４には、その他端面から可動側コアーブロック１３を通ってキャビティ１８の中央に貫通し、基板２のセンタ穴となる部分を切断するカッタパンチ２０及びその部分を押し出すコア２１が備えられている。
【０００６】
可動側型板１４の一端面には、可動側コアーブロック１３の冷却溝１３ａ内を通る温度調節媒体の漏れ止め用のＯリング２２を入れるＯリング溝２３が設けられている。そして、可動側型板１４の側面から内径スタンパホルダ１６の外周面に貫通し、内径スタンパホルダ１６の軸方向の移動を規制するための一端にレバー２４が付き、他端に偏心ピン２５が付いたホルダロックシャフト２６が備えられている。
【０００７】
このような射出成形機の基板成形用金型１０により成形される基板２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、そしてコンタミネーション・傷・成形不良等の欠陥特性等が挙げられる。
【０００８】
ここで、基板２の長期保存による信頼性を高めるためには、経時変化を小さくするためのアニーリングを行って成形時の熱歪みを緩和させる必要がある。ところが、このアニーリングを行うと、光学的特性である複屈折が約８０ｎｍ低下する方向にあるので、製造規格である複屈折±２０ｎｍに入れるために、成形直後の複屈折を６０ｎｍ〜１００ｎｍにしておく必要がある。さらに、機械的特性が温度変化により変動し易いので、この変動を抑えるために、基板成形用金型１０の温度を１２０゜Ｃ以上でかつ±０．５゜Ｃ以内に保つべく、温度調節媒体の供給圧力と流量を大きくする必要がある。
【０００９】
また、基板２がスタンパ１５の形状を正確に転写していないと、情報の記録・再生を正確には行えず、特にコンタミネーション等による基板２自体のドロップアウトは致命的である。このドロップアウトは、エラーレートとして表すことができ、基板２上で７×１０-6〜８×１０-6台より小さくすることが必要である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した射出成形機の従来の基板成形用金型１０により成形された基板２のエラーレートを小さくして品質を向上させるために、基板成形用金型１０の構造面から対策が施されている。
【００１１】
即ち、図９に示すように、内径スタンパホルダ１６をスタンパ１５のセンタ穴に差し込み、それを可動側コアブロック１３の中心孔に挿入し、レバー２４を回してホルダロックシャフト２６を可動側型板１４の中心方向へ回転移動させる。そして、偏心ピン２５で内径スタンパホルダ１６を押して偏心させ、内径スタンパホルダ１６が可動側コアブロツク１３から抜けないようにし、スタンパ１５を可動金型に固定するようにしている。また、スタンパ１５が載る可動側コアブロック１３は円盤状に形成されており、その外周部のみをネジ２７で締め付けて固定するようにしている。
【００１２】
しかし、図１０に示すように、１本のホルダロックシャフト２６により一方向から内径スタンパホルダ１６を押しているため、内径スタンパホルダ１６を可動側コアブロツク１３内に挿入するためのクリアランス分だけ、内径スタンパホルダ１６の軸に傾きが生じ、内径スタンパホルダ１６とスタンパ１５との間に隙間ができる。
【００１３】
また、可動側コアブロック１３の外周部のみをネジ止めしているため、温度調節媒体の供給圧力と溶融樹脂の射出圧力により、可動側コアブロック１３の内周部が僅かに浮き上がったり沈み込んだりする現象が成形中に繰り返されることになり、可動側コアブロック１３の内周部が僅かに浮き上がったときは、可動側コアブロック１３と可動側型板１４との間に隙間ができる。さらに、Ｏリング２２が１２０゜Ｃ以上の高温に晒されると共に、上記可動側コアブロック１３の浮き沈みにより変形され、次第に弾性回復力が無くなって冷却溝１３ａに対するシール効果が低減する。
【００１４】
以上の不具合が生じると、温度調節媒体が蒸気となって漏れてスタンパ１５と可動側コアブロック１３及び内径スタンパホルダ１６の接合面に滞留する。この蒸気は、やがてスタンパ１５、可動側コアブロック１３及び内径スタンパホルダ１６を酸化させて錆を発生させる。そして、錆はコンタミネーションとして内径スタンパホルダ１６とスタンパ１５との隙間から吹き出し、スタンパ１５や基板２等の表面に付着し、ピツト・グルーブに物理的なダメージを与えてしまうことになる。
【００１５】
ここで、このコンタミネーションが実際に主成分が焼き入れ可能なステンレス鋼で成る可動側コアーブロック１３及び内径スタンパホルダ１６と、ニッケルで成るスタンパ１５の腐食粉であることを確認するため分析を行ったところ、コンタミネーションからは酸化鉄であるＦｅやＣｒ、Ｎｉが検出された。また、スタンパ１５のセンタ穴エッジと、可動側コアーブロック１３及び内径スタンパホルダ１６に腐食痕が確認された。さらに、温度調節用媒体は、その８０％を蒸留水が占めている液体である。以上より、コンタミネーションが温度調節媒体の蒸気滞留により酸化された錆、即ちスタンパ１５、可動側コアブロック１３及び内径スタンパホルダ１６の腐食粉であることが分かった。
【００１６】
以上の現象は、基板２の致命的な品質の悪化と、スタンパ１５自体の使用寿命の短縮の原因となっていた。また、汚染されたスタンパ１５等をその都度交換する必要があり、結果的に射出成形機の稼動率を低下させていた。
上述した問題を解消するには、可動側コアブロック１３の内周部をネジ止めして可動側コアブロック１３の浮き沈みをなくすようにすれば良いが、内周部にはＯリング２２があるためネジを取り付けるスペースがなく、上述した問題を解消することができなかった。
【００１７】
この発明は、上述した事情から成されたものであり、ライフサイクルが長く、成形機の稼働率を向上させ、品質良好な成形品を成形することができる基板成形用金型を提供することを目的とする。
【００１８】
【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、基板を成形するのに用いられる金型であって、前記基板に所定形状を転写するための転写手段と、温度調節媒体の循環路を有し、前記転写手段が装着される装着手段と、前記転写手段を前記装着手段に固定するための固定手段と、前記固定手段を固定すると共に、前記循環路から漏れる前記温度調節媒体の蒸気を吸入して外部へ排出する固定・吸排気手段とを備えることにより達成される。
【００１９】
上記構成によれば、温度調節媒体の蒸気を効果的に吸排気することができるので、コンタミネーションの発生を防止することができる。
【００２０】
【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。
【００２１】
図１及び図２は、この発明の基板成形用金型の実施形態の主要部を示す一部断面平面図及び断面側面図である。尚、この基板成形用金型の主要部は、図６に示す射出成形機の基板成形用金型１０の可動金型の代わりに装着される可動金型であり、図６に示す射出成形機の基板成形用金型１０の固定金型はそのまま使用可能であるので、その説明は省略する。
【００２２】
この基板成形用金型１００の可動金型を構成する装着手段である可動側コアーブロック１１３が可動側型板１１４の一端面に取り付けられている。可動側コアーブロック１１３の一端面には、転写手段であるスタンパ１１５が固定手段である内径スタンパホルダ１１６及び外径スタンパホルダ１１７を介して取り付けられている。可動側コアーブロック１１３の他端面には、温度調節媒体が通る循環路である冷却溝１１３ａが設けられている。
【００２３】
さらに、可動側型板１１４には、その他端面から可動側コアーブロック１１３を通ってキャビティの中央に貫通し、基板２のセンタ穴となる部分を切断するカッタパンチ１２０及びその部分を押し出すコア１２１が備えられている。可動側型板１１４の一端面には、可動側コアーブロック１１３の冷却溝１１３ａ内を通る温度調節媒体の漏れ止め用のＯリング１２２を入れるＯリング溝１２３が設けられている。
【００２４】
そして、可動側型板１１４の対向する両側面から内径スタンパホルダ１１６の外周面にそれぞれ貫通し、内径スタンパホルダ１１６の軸方向の移動を規制するための一端にレバー１２４、１３４が付き、他端に偏心ピン１２５、１３５が付いた２本のホルダロックシャフト１２６、１３６が固定・吸排気手段として備えられている。一方のホルダロックシャフト１２６は、１つのＯリング１２７を介して可動側型板１１４に挿入されており、他方のホルダロックシャフト１３６は、２つのＯリング１３７ａ、１３７ｂを介して可動側型板１１４に挿入されている。
【００２５】
他方のホルダロックシャフト１３６には、一端部に蒸気吸い込み用カット部１３８が接続され、他端部に管継手１３９を介してダイアフラム型の真空ポンプ１４０が接続されている。そして、ホルダロックシャフト１３６には、軸方向に延びて貫通している吸引穴１３６ａが開けられている。
【００２６】
このような構成の基板成形用金型１００によれば、２本のホルダロックシャフト１２６、１３６により対向する両方向から内径スタンパホルダ１１６を押しているため、内径スタンパホルダ１１６の軸の傾きが生じにくくなる。具体的には、従来の基板成形用金型１０は０．０１ｍｍ〜０．０１５ｍｍの傾きが生じていたものが、この実施形態の基板成形用金型１００では０．００５ｍｍ以内の傾きに抑えることができた。従って、内径スタンパホルダ１１６とスタンパ１１５との間の隙間の発生も抑えることができる。
【００２７】
また、たとえ温度調節媒体が蒸気となって漏れても、真空ポンプ１４０の作動により、この蒸気は蒸気吸い込み用カット部１３８を通ってホルダロックシャフト１３６の吸い込み口１３６ｂに吸い込まれ、吸引穴１３６ａを通って外部に排気される。尚、この吸引をより効果的にするために、ホルダロックシャフト１３６には２つのＯリング１３７ａ、１３７ｂが取り付けられている。従って、蒸気がスタンパ１１５と可動側コアーブロック１１３及び内径スタンパホルダ１１６の接合面で滞留することも無くなり、コンタミネーションの発生を防止することができる。
【００２８】
以上より、基板２の歩留まりが向上し、安定した基板２を成形することができる。また、基板２が安定することで次工程の成膜工程においてもバラツキを抑えることができ、光磁気ディスク１としての品質を向上させることができる。
【００２９】
また、基板２の欠陥特性評価値であるエラーレートは、後工程の成膜による低下分を考慮し、上限を１×１０-5（実状は９×１０-6で成形中止）としている。図３及び図４に示すように、従来の基板成形用金型１０では、成形を開始して２万成形ショット〜３万成形ショットで１×１０-5を越えていたものが、この実施形態の基板成形用金型１００では、５×１０-6〜７×１０-6以内とすることが可能となり、さらに成形ライフサイクルも１０万成形ショット以上に延ばすことができる。
【００３０】
また、スタンパ１１５の再使用時でもエラーレートは低く、基板２の欠陥特性上使用可能な状態であり、その結果スタンパ寿命も延ばすことができる。そして、スタンパ１１５等の交換頻度もそれらにより少なくすることが可能となる。
以上より、スタンパ１１５等の交換のための成形停止回数が減少し、射出成形機の稼働率が向上して基板２の生産性を高めることができると共に、全体のコストダウンも可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、ライフサイクルが長く、成形機の稼働率を向上させ、品質良好な成形品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の基板成形用金型の実施形態の主要部を示す一部断面平面図。
【図２】図１の基板成形用金型の主要部を示す断面側面図。
【図３】図１の基板成形用金型と従来の基板成形用金型の能力を示す第１の図。
【図４】図１の基板成形用金型と従来の基板成形用金型の能力を示す第２の図。
【図５】光磁気ディスクの一例を示す断面側面図。
【図６】射出成形機の従来の基板成形用金型の一例を示す断面側面図。
【図７】図６の基板成形用金型の主要部を示す一部断面平面図。
【図８】図６の基板成形用金型の主要部を示す断面側面図。
【図９】図６の基板成形用金型の主要部の組立を示す断面側面図。
【図１０】図６の基板成形用金型の問題点を示す断面側面図。
【符号の説明】
１００・・・基板成形用金型、１１３・・・可動側コアーブロック（装着手段）、１１３ａ・・・冷却溝（循環路）、１１４・・・可動側型板、１１５・・・スタンパ（転写手段）、１１６・・・内径スタンパホルダ（固定手段）、１１７・・・外径スタンパホルダ、１２０・・・カッタパンチ、１２１・・・コア、１２２、１２７、１３７ａ、１３７ｂ・・・Ｏリング、１２３・・・Ｏリング溝、１２４、１３４・・・レバー（固定・吸排気手段）、１２５、１３５・・・偏心ピン（固定・吸排気手段）、１２６、１３６・・・ホルダロックシャフト（固定・吸排気手段）、１３６ａ・・・吸引穴（固定・吸排気手段）、１３６ｂ・・・吸い込み口（固定・吸排気手段）、１３８・・・蒸気吸い込み用カット部（固定・吸排気手段）、１３９・・・管継手（固定・吸排気手段）、１４０・・・真空ポンプ（固定・吸排気手段）
【図１】
0003648918.tif 000002
【図２】
0003648918.tif 000003
【図３】
0003648918.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003648918.tif 000008
【図８】
0003648918.tif 000009
【図９】
0003648918.tif 000010
【図１０】
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