(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形キャビティーに面する固定側部材または可動側部材の平面状表面に板状スタンパーを装着した光ディスク基板射出成形用金型において、ディスク基板側壁を形成すると共に前記スタンパーを保持する側壁形成リングを固定側部材または可動側部材の一方に取付け、該側壁形成リングの該スタンパーに対向する面に動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の薄膜被覆を形成し、さらに両部材の閉鎖時に該薄膜とスタンパーの間に１０〜２０μｍの隙間を設けたことを特徴とする光ディスク基板射出成形用金型。
【請求項２】
固定側部材または可動側部材の成形キャビティーに面する平面状表面に板状スタンパーを装着し、ディスク基板側壁を形成するための側壁形成リングを固定側部材または可動側部材の一方に取付け、該側壁形成リングの該スタンパーに対向する部分に、動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の薄膜被覆を施した成形金型を使用し、両部材を閉じて前記成形キャビティーを形成すると共に、前記側壁形成リングと前記スタンパー外周部との間に１０〜２０μｍの隙間を設け、溶融した樹脂を前記キャビティーに注入することを特徴とする、光ディスク基板の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスク基板射出成形用の金型とこのような金型を使用した成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスク基板成形装置は、一定厚さのキャビティーを形成するように閉じる固定側部材及び可動側部材を含み、キャビティーに面するいずれか一方の部材の平面状表面にスタンパー（転写すべき情報を表す凹凸面を有する金属製光ディスク原板）を装着し、その外周部を環状スタンパー押えにより固定するか（特開平１−５３６１５号、特公平２−６２３７３号）、または外周部スタンパー押えを使用しないで真空によりスタンパーを吸着する（特開平６０−２４５５２９号）。
光ディスク基板側壁（外周面）を形成するためには、環状スタンパー押えの内面を側壁形成面とするか、また真空固定式の場合には側壁形成リングを設けて同様な側壁形成面とする。
本発明はこのような光ディスク基板の外周部を成形するための側壁形成リングの改良に関する。
【０００３】
従来の光ディスク基板成形装置に使用される成形金型の代表的な例を図９により簡単に説明する。図中、１は固定側部材、３は可動側部材（又は１は可動側部材、３は固定側部材）、５はスタンパー押えも兼ねた側壁形成リング、７はスタンパー内径押えである。固定側部材１のキャビティー側の平面状表面にはスタンパー９が取り付けられ、その内周は閉型時にスタンパー押え７により押えられ、その外周部は固定側部材１（又は可動側部材３）に固定された側壁形成リング５の内周側に形成された面１５により押えられる。両部材が閉じると成形キャビティーがスタンパー９の表面と、側壁形成リング５の側壁形成面１３と、可動側部材３の平面状内表面１１との間に形成され、そこに樹脂を射出することにより光ディスクを成形する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、光ディスク基板の成形には、情報及び／又は溝を基板に形成するために上記のようなスタンパー９を装着する。しかしながら、成形に際してはスタンパーの状態に依存した微小な不均一性が生じ、光ディスクの光学的特性が低下する問題があった。
より詳しく述べると、スタンパーにはニッケル等の比較的柔らかい金属が用いられている。一般に電鋳等により作製されるため、厚さは０．３ｍｍ程度が限度となり、径の大きなものほど剛性が低くなり、撓み等の変形が大きくなってしまう。
スタンパーは常に平面状をなしていることが理想であり、何らかの理由でスタンパーが撓んでも、樹脂圧により理想形態に延ばされる必要があるが、実際にはスタンパー９は側壁形成リング５で押えられており、樹脂圧が加わってもスタンパーが延ばされなくなる。スタンパーが均一に撓んでいない場合、接触部が不規則となり、型閉め時にその不規則な撓みによる凹凸が側壁形成リングにより固定され、不規則な抵抗が生じて樹脂流入が不規則になる。この場合、残留応力の分布が不均一となるため、成形した光ディスクの複屈折特性が不均一なディスク基板となる。
また、撓みにより側壁形成リングと接するスタンパー部分が、側壁形成リングに削られ、撓みの多いスタンパー程劣化する傾向がある。
従って、本発明の目的は、側壁形成リングを改良して、スタンパーの撓みを矯正して成形される光ディスク基板の光学的均一性を改善し、またスタンパーの劣化を防止し、スタンパーの長寿命化を図ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、スタンパーと側壁形成リングが接触する面の摩擦を減少させることにより、側壁形成リングがスタンパーを束縛する力を軽減する。
より詳しく述べると、本発明は成形キャビティーに面する固定側部材または可動側部材の平面状表面に板状スタンパーを装着した光ディスク基板射出成形用金型において、ディスク基板側壁を形成すると共に前記スタンパーを保持する側壁形成リングを固定側部材または可動側部材の一方に取付け、該側壁形成リングの該スタンパーに対向する面に動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の薄膜被覆を形成し、さらに両部材の閉鎖時に該薄膜とスタンパーの間に１０〜２０μｍの隙間を設けたことを特徴とする光ディスク基板射出成形用金型を提供する。
【０００６】
本発明は更に、固定側部材または可動側部材の成形キャビティーに面する平面状表面に板状スタンパーを装着し、ディスク基板側壁を形成するための側壁形成リングを固定側部材または可動側部材の一方に取付け、該側壁形成リングの該スタンパーに対向する部分に、動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の薄膜被覆を施した成形金型を使用し、両部材を閉じて前記成形キャビティーを形成すると共に、前記側壁形成リングと前記スタンパー外周部との間に１０〜２０μｍの隙間を設け、溶融した樹脂を前記キャビティーに注入することを特徴とする、光ディスク基板の射出成形方法を提供する。
【０００７】
【作用】
図６に示すように、本発明ではスタンパー９とその外周面に対向する側壁形成リング５の面１５との間にわずかな隙間を設ける。これにより、スタンパー９は拘束を解かれて摺動できるから、成形キャビティー内に注入される樹脂の圧力によりスタンパー９は平面状態に伸ばされる。すなわち、スタンパーは平面状をなしていることが理想であり、何らかの理由で図７のようにスタンパー９が撓んでも、わずかな隙間があると樹脂圧により図６の理想形態に延ばされる。
これに対して、従来のように上記の隙間が形成されていない場合には、スタンパーが均一に撓んでいない場合、接触部が不規則となり、図８のように型閉め時にその不規則な撓みによる凹凸が側壁形成リング５により固定され、不規則な抵抗が生じて樹脂流入が不規則になる。
更に、本発明では隙間のある部分の側壁形成リング５の面、すなわちスタンパー９外周面に対向する面に低動摩擦動の被覆を施すことによりスタンパーの摺動面を潤滑化し且つ保護し、長寿命化を達成することができる。
本発明によると、スタンパーと側壁形成リングが接触する面の摩擦が、低い動摩擦係数を有する膜を介在することにより、大きく減じられ、側壁形成リングがスタンパーを束縛する力を軽減する。すなわち、何らかの理由で図７のようにスタンパー９が撓んでも、図８のようにスタンパー９は１７の個所等で側壁形成リング５に接触しても引っかかることはなく、樹脂圧が加わるとスタンパーは図６のように理想的な形に延ばされる。この結果、スタンパーに不規則な撓みによる凹凸は生じないし、樹脂流入が不規則になるおそれがなくなる。このようにして、本発明の方法及び装置によると、成形した光ディスクの複屈折特性が均一な品質の良いディスク基板が得られる。またスタンパーの外周近くの表面が側壁形成リングに付く傷も減少する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次の本発明の好ましい実施例を図面を参照して詳しく説明する。図中従来技術の成形金型と共通する部分は同一の参照符号で示す。
図１は本発明の実施例による成形装置を示し、スタンパーが固定側部材に取りつけられ、側壁形成リングが可動側部材に取りつけられる例を示す。
１は固定側部材、３は可動側部材、５はスタンパー押えも兼ねた側壁形成リング、スタンパー内径押え等は省略したが実際には存在する。別法としてスタンパーを真空吸着しても良い。固定側部材１のキャビティー側の平面状表面は鏡面に仕上げられ、スタンパー９が取り付けられている。スタンパー９は通常ニッケルから電鋳により製作されており、スタンパーの裏面に接する部材の鏡面には耐摩耗性の薄膜が施される。また可動側部材３の平面状内表面１１も鏡面に仕上げられる。可動側部材３には側壁形成リング５が固定され、両部材が閉鎖された時にその内周側に形成された対向面１５によりスタンパー９の外周部を保持する。この対向面１５には後述のように低摩擦性で低摩耗性の薄膜が被覆されている。両部材が閉じた時対向面１５とスタンパー９との間にはわずかな隙間が形成されてスタンパーの移動が許容される。たとえばスタンパーの厚みは通常約３００μｍであるが、上記の隙間として約１０〜２０μｍを取れば良い。
以上の構成により、両部材が閉じた時に成形キャビティーがスタンパー９の表面と、側壁形成リング５の側壁形成面１３と、可動側部材３の平面状内表面１１との間に形成され、そこに樹脂を射出することにより光ディスク基板を成形できる。
【０００９】
なお、図１の例において、スタンパーと側壁形成リングをいずれも可動側部材又はいずれも固定側部材に取りつけても良い。このように、両部材を同じ側に取りつけると成形品の取り出し時にスタンパー外周部のばたつきが減じて作業し易く、また光ディスク基板の均一性にも良い影響がある。
【００１０】
次に、図２〜５に示すように、本発明ではディスク基板側壁を形成するための側壁形成リング５のスタンパー９に対向する面に、動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の低摩擦、耐摩擦性の薄膜を被覆する。
図２は可動側部材３に固定される側壁形成リング５のスタンパー９に対向する面１５のみに動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の低摩擦、耐摩擦性のコーティング１９を被覆した状態を示す。
図３は可動側部材３に固定される側壁形成リング５のスタンパー９に対向する面１５のみならず、固定側部材１に接する部分２１まで同じ薄膜を施した例を示す。
図４は固定側部材１にスタンパー９も側壁形成リング５も固定する例を示す。側壁形成リング５のスタンパー９に対向する面１５のみに動摩擦係数μkが０．０１〜０．３の低摩擦、耐摩擦性の薄膜被覆１９を被覆した状態を示す。
図５は固定側部材１に固定される側壁形成リング５のスタンパー９に対向する面１５のみならず、固定側部材１に接する部分２１まで同じ薄膜を施した例を示す。
【００１１】
固定側部材、可動側部材及び側壁形成リングはいずれも鋼鉄から作製される。側壁形成リング５のスタンパーに対向する面に形成される薄膜１９は、例えば、ＴｉＣＮのイオンプレーティング膜、ダイヤモンド様炭素膜などがあるが特に後者が好ましい。
側壁形成リングの薄膜被覆１９の動摩擦係数μkは０．０１〜０．３の範囲にあることが望ましい。この範囲から外れると成形された光ディスク基板の光特性が不均一になる。
薄膜被覆１９が形成されるコーティング部の表面粗さは好ましくはＲａ＝１０ｎｍ以下、Ｒｍａｘ＝１５０ｎｍ未満であり、平坦度は３μｍ以下が好ましい。表面粗さが粗くなると薄膜の密着性が低下し、粗さの谷部への被覆が困難となる。平坦度が悪いとディスクの形状精度が悪化し複屈折も変動する。また薄膜被覆の硬度は耐摩耗性の高いＨｖ＝９００以上が好ましい。しかし、最も重要な点は動摩擦係数であり上記の値が必要である。
【００１２】
【実施例】
以下具体例について説明する。
【００１３】
実施例１
図２に従い、スタンパー非装着側にある可動側部材の側壁形成リングのスタンパーに対向する面にホロカソード法により５μｍの厚さのＴｉＣＮ膜をイオンプレーティングした。得られた膜の動摩擦係数μk （ボール・オン・ディスク摩擦摩耗試験機による）は０．２、硬度Ｈｖは３０００であった。一方スタンパーの装着側には従来のように５μｍの厚さのＴｉＮの薄膜をイオンプレーティングした。なお、ＴｉＮの動摩擦係数μk は０．３であった。この金型を使用してポリカーボネート樹脂により光ディスク基板を射出成形したところ、側壁形成リングに薄膜被覆を形成しない場合に比して複屈折の周方向の均一性が向上した。ただし他の面では格別の変化がなかった。これは、スタンパー装着側金型鏡面のＴｉＮ被覆の動摩擦がやや大きいためと思われる。
【００１４】
実施例２
実施例１において、スタンパー装着側金型鏡面の被覆をＴｉＣＮイオンプレーティング膜に置換した他は実施例１と同様にした。スタンパーの表裏面にかかる摩擦力の差が減少し、スタンパーが樹脂圧により均一に延ばされるようになった。そのため光ディスク基板の複屈折は周方向でほぼ均一になり、同時に規格外の外周ばりも生じなかった。
【００１５】
実施例３
図４及び図５にそれぞれ従い、スタンパー装着側の側壁形成リングについて、実施例２の方法を実施した。複屈折は周方向でほぼ均一になり、同時に規格外の外周ばりも生じなかった。得られた光基板特性は均一であった。またこの態様ではスタンパー外周部のばたつきが減じるので実施例２の場合よりも特性が安定した。
【００１６】
実施例４
実施例２の側壁形成リングのＴｉＣＮイオンプレーティング膜の代わりに、ＴｉＣＮプラズマＣＶＤ膜を約３μｍの厚さに形成した。この膜は硬度Ｈｖ＝３０００であり、動摩擦係数μk は０．１であった。膜質は緻密で欠陥のないものとなり、特性はＴｉＣＮイオンプレーティング膜以上であり、複屈折は０に近く、外周部での悪化は見られなかった。
【００１７】
実施例５
実施例２の側壁形成リングのＴｉＣＮイオンプレーティング膜の代わりに、低分子量炭化水素ガスのプラズマＣＶＤ法によりダイヤモンド様膜を形成した。この膜は硬度Ｈｖ＝４０００であり、動摩擦係数μk は０．１であった。実施例中最も良好な品質の光ディスク基板が得られ、外周部の複屈折のばらつきはまったく見られなかった。
【００１８】
他の実施例
次にその他の実施例を表１にまとめる。ただしスタンパーの裏面は実施例２によるＴｉＣＮイオンプレーティング膜を施した。表中ＰＶＤは物理的蒸着法、Ｐ−ＣＶＤはプラズマ化学蒸着法を示す。
ＭＤを使用し、半径３０．５ｍｍの位置で１００点測定した複屈折Ｒについて、ばらつきＲmax −Ｒmin を５枚のＭＤについて測定し、これらの値が１０ｎｍ以内なら◎、１１〜２０ｎｍなら○、及び２１ｎｍ以上なら△とした。
【００１９】
【表１】
0003705634.tif 000002
以上のように、本発明によると光ディスク基板の光学的な均一性が改善される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、側壁形成リングの表面に低摩擦性の薄膜被覆を設けることにより、スタンパーの撓みを矯正して、光ディスク基板の光学的な均一性を改善し、またスタンパーの劣化を防止し、スタンパーの長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による射出成形金型を示す断面図である。
【図２】可動側部材に固定される側壁形成リングのスタンパーに対向する面のみに低摩擦・耐摩擦性の薄膜被覆を形成した実施例の断面図である。
【図３】可動側部材に固定される側壁形成リングのスタンパーに対向する面のみならず固定側部材に接する部分まで低摩擦・耐摩擦性の薄膜被覆を形成した実施例の断面図である。
【図４】固定側部材にスタンパーも側壁形成リングも固定し、側壁形成リングのスタンパーに対向する面のみに低摩擦・耐摩擦性の薄膜被覆を形成した実施例を示す断面図である。
【図５】固定側部材にスタンパーも側壁形成リングも固定し、側壁形成リングのスタンパーに対向する面のみならず、それに隣接する部分まで低摩擦・耐摩擦性の薄膜被覆を形成した実施例を示す断面図である。
【図６】理想的な射出成形金型の断面図である。
【図７】従来の射出成形金型の成形時の状態を誇張して示した断面図である。
【図８】従来の射出成形金型の成形時の他の状態を誇張して示した断面図である。
【図９】従来の射出成形金型の断面図である。
【符号の説明】
１：固定側部材
３：可動側部材
５：側壁形成リング
９：スタンパー
１１：平面状内表面
１３：側壁形成面
１５：スタンパー周部に対向する面
１９：低摩擦薄膜被覆
【図１】
0003705634.tif 000003
【図２】
0003705634.tif 000004
【図３】
0003705634.tif 000005
【図４】
0003705634.tif 000006
【図５】
0003705634.tif 000007
【図６】
0003705634.tif 000008
【図７】
0003705634.tif 000009
【図８】
0003705634.tif 000010
【図９】
0003705634.tif 000011