(57)【要約】低熱伝導要素の剥離及び外周でのバリの発生を防止し、ディスク基板の外周まで微小な凹凸ピットや溝が形成されるディスク基板成形用金型を提供する。本発明の金型は、第１の基金型と、上記第１の基金型に対向配置された第２の基金型と、上記第１の基金型上に固定された第１の低熱伝導要素と、上記第１の低熱伝導要素上に固定されたスタンパと、上記第２の基金型上に固定された第２の低熱伝導要素と、上記第１の低熱伝導要素又は第２の低熱伝導要素のいずれか一方と嵌合して摺接するリング状規制部材と、を備え、上記リング状規制部材の端部が、摺接している低熱伝導要素の外周側面の範囲内に位置することを特徴とする。
2004078446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基金型と、
上記第１の基金型に対向配置された第２の基金型と、
上記第１の基金型上に固定された第１の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素上に固定されたスタンパと、
上記第２の基金型上に固定された第２の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素又は第２の低熱伝導要素のいずれか一方と嵌合して摺接するリング状規制部材と、を備え、
上記リング状規制部材の端部が、摺接している低熱伝導要素の外周側面の範囲内に位置することを特徴とする、ディスク基板成形用金型。
【請求項２】
リング状規制部材に対して摺接している上記低熱伝導要素は、板状体であることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項３】
リング状規制部材に対して摺接している上記低熱伝導要素が、基金型の外周側面を覆っていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項４】
上記低熱伝導要素が基金型の外周側面全体を覆う位置まで延在するときには、基金型は、延在した低熱伝導要素の端部を受け入れる溝部を有することを特徴とする、請求項３記載のディスク基板成形用金型。
【請求項５】
上記低熱伝導要素は、ヤング率が１００ＧＰａ以上の金属材料からなることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項６】
上記低熱伝導要素は、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項７】
上記低熱伝導要素は、ビッカース硬さが１００以上であることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項８】
上記低熱伝導要素は、チタンを主成分としていることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項９】
上記低熱伝導要素は、アルミニウムの含有量が２ｗｔ％以上９ｗｔ％以下またはバナジウムの含有量が２ｗｔ％以上１６ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項８記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１０】
上記低熱伝導要素は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚さであることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１１】
上記低熱伝導要素は、吸引により基金型に固定されることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１２】
上記低熱伝導要素は、ネジにより基金型に固定されることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１３】
第１の低熱伝導要素及び第２の低熱伝導要素は、同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１４】
上記低熱伝導要素の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１５】
少なくとも、第２の低熱伝導要素の表面は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上の金属材料からなる被覆層で被覆されていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１６】
上記被覆層は、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンの中から選択された少なくとも１つから構成されることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１７】
上記被覆層はメッキ法により作製されることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１８】
上記被覆層を熱処理することを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１９】
被覆層の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２０】
低熱伝導要素の表面又は被覆層の表面は、ダイヤモンド状カーボン（ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）の薄膜またはフッ素を含む材料の潤滑性薄膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１記載又は請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２１】
上記潤滑性薄膜の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項２０記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２２】
請求項１記載のディスク基板成形用金型を用いてディスク基板を成形することを特徴とする、ディスク基板の製造方法。
【請求項２３】
上記成形は、射出成形であることを特徴とする、請求項２２記載のディスク基板の製造方法。
【請求項２４】
ディスク基板は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項２２記載のディスク基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、ディスク基板を成形するためのディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法に関する。
【背景技術】  光ディスク基板や光磁気ディスク基板等のディスク状基板は、生産性の観点から、金型内部に設けられたキャビティ内に溶融された熱可塑性樹脂を充填することにより作製されている。金型内に装着したニッケル等で作製されたスタンパ上には、微小な凹凸ピットや溝が形成されている。溶融された熱可塑性樹脂がスタンパに接することにより、スタンパ上の微小な凹凸ピットや溝が熱可塑性樹脂に転写されたあと、溶融した熱可塑性樹脂を固化させることにより、所望の光ディスク基板が得られる（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に開示されている従来の一般的な金型構造では、温度調整された固定側鏡面盤及び可動側鏡面盤が、キャビティの上下にそれぞれ配設されている。スタンパが可動側鏡面盤の上に装着され、スタンパの内側がスタンパホルダーにより、スタンパの外側が外周リングにより、それぞれ固定されている。
ところで、密度が上がれば上がるほどスタンパ上の微小な凹凸ピットや溝の間の寸法が狭くなるために、熱可塑性樹脂が微小な凹凸ピットや溝の中に入りにくくなる。光ディスク基板上に凹凸ピットや溝を転写させるためには、スタンパの温度を熱可塑性樹脂の熱変形温度よりも高くする必要がある。熱可塑性樹脂の流動性を高めるためにスタンパの最高到達温度をさらに高くする必要があるので、金型温度を調節するための熱媒体温度をさらに高くする必要がある。
しかしながら、金型温度を調節するための熱媒体温度を高くすると、金型内に充填された熱可塑性樹脂が取出可能な温度まで冷却されるまでに時間を要するために、光ディスク基板の成形時間が長くなってしまう。そこで、熱媒体温度が低くても高温度のスタンパ温度が得られるように、断熱性を有するシートをスタンパの裏面に設ける金型構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、上下の金型内で厚さ方向の温度が、上下対称に変化するように、上下の金型内にそれぞれ低熱伝導材を設けた金型構造が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。
低熱伝導材としては、ポリイミド等の耐熱性プラスチックやセラミックが、主として使用されている。金属の低熱伝導材としては、特許文献２ではアルミニウム及び銅が、特許文献５ではビスマスが、それぞれ開示されている。
次に、従来の金型構造には、以下に説明するような不具合が存する。
特許文献３に開示された金型構造では、固定側スタンパ及び可動側スタンパが徐冷プレートを有している。固定側スタンパ及び可動側スタンパの内側が内周ホルダーで保持され、固定側スタンパ及び可動側スタンパの外側が外周リングで保持されている。つまり、徐冷プレートの外側面が外周リングで保護されている。可動側スタンパが固定側スタンパよりも大きなサイズに寸法構成されているので、可動側外周リングが固定側外周リングの外側に位置している。したがって、固定側外周リングは、固定側スタンパを保持するとともに、可動側スタンパの外周部分に当接している。すなわち、固定側外周リングは、固定側スタンパと可動側スタンパとで挟まれる構造になっている。そして、固定側外周リングは光ディスク基板の外周側面を画定している。その結果、樹脂充填圧力が型締め圧力よりも勝ると、金型が可動側スタンパの当接面から開いてしまう。その結果、固定側外周リングと可動側スタンパとの隙間に樹脂が入り込んで光ディスク基板の外周側面にバリができてしまうという課題がある。
特許文献４の金型構造では、金型の入れ子装着部に装着された入れ子は、入れ子の内周部分を内側用の押えプレートで固定し、入れ子の外周部分を外側用の押えプレートでそれぞれ押えている。しかしながら、入れ子の外周部分には、外側用の押えプレートによる段差が形成されるので、成形された光ディスク基板の外周部分では、微小な凹凸ピットや溝が形成されないという課題がある。
特許文献５の金型構造では、可動金型が固定金型の凹形状部分に嵌合しながら摺動するように構成されている。可動金型及び固定金型にはそれぞれ断熱材が取付けられており、可動金型の摺動の際に、可動金型に取り付けられた断熱材の外周側面が、固定金型の凹形状部分に内周面と嵌合しながら摺動するために、断熱材が外周側面部分から剥離しやすいという課題がある。
特許文献６の金型構造では、耐熱性重合体からなる断熱層及び金属層が、基金型のキャビティ面から側面まで延在している。しかしながら、基金型の側面に設けられた断熱層及び金属層は、対向する固定側取付板に対して当接しているとともに２つに分割される分割面を構成している。したがって、基金型の側面に設けられた断熱層及び金属層が、成形動作のときに摺動部として作用することはない。
また、従来、低熱伝導材として、プラスチック材料やセラミック材料や金属材料が用いられているが、このような低熱伝導材料には、次のような問題がある。
すなわち、プラスチック材料は、一般に、剛性及び表面強度が劣っている。セラミック材料は、一般に、脆いために耐衝撃性が弱い。特許文献２に開示されているアルミニウムや銅（金属材料）は、基金型材料のステンレス鋼よりも熱伝導率が高いために、低熱伝導材としては作用しない。また、特許文献５に開示されているビスマスは、脆くて硬度も低いので機械的性質が好ましくない。
【特許文献１】    特開平８−６６９４５号公報
【特許文献２】    特開昭６２−５８２４号公報
【特許文献３】    特開平７−１００８６６号公報
【特許文献４】    特開平９−２０７１４１号公報
【特許文献５】    特開２０００−３３１３８５号公報
【特許文献６】    特開平９−２６２８３８号公報
【発明の開示】
本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、低熱伝導要素の剥離及び外周でのバリの発生を防止し、ディスク基板の外周まで微小な凹凸ピットや溝が形成されるディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明のディスク基板成形用金型は、
第１の基金型と、
上記第１の基金型に対向配置された第２の基金型と、
上記第１の基金型上に固定された第１の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素上に固定されたスタンパと、
上記第２の基金型上に固定された第２の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素又は第２の低熱伝導要素のいずれか一方と嵌合して摺接するリング状規制部材と、を備え、
上記リング状規制部材の端部が、摺接している低熱伝導要素の外周側面の範囲内に位置することを特徴とするものである。また、本発明のディスク基板の製造方法は、上記ディスク基板成形用金型を用いてディスク基板を製造することを特徴とするものである。
本発明によれば、充填時に樹脂充填圧力が型締圧力よりも大きくなって金型が少し開いたとしても、スタンパと第２の低熱伝導要素とリング状規制部材とで画定されるキャビティの嵌合部には隙間が存在しないのでディスク基板の外周側面でのバリの発生は抑制される。また、ディスク基板の外周部分が平坦であるために、可能な限り外周部分まで微小な凹凸ピットや溝が形成される。さらに、低熱伝導材とリング状規制部材との嵌合部においては、低熱伝導要素の非係合端部が位置しないので、基金型からの低熱伝導材の剥離が防止される。
また上記金型を用いることによって、低熱伝導材を有しない金型と比較して、金型温度を調節するための熱媒体温度が低くても、スタンパ上の凹凸がディスク基板に転写されるので、従来より高密度のディスク基板を作製しても成形時間が長くなることはない。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の第１の実施の形態において用いられる金型の概略断面図であり、第２図は、本発明の第１の実施の形態において用いられる金型の外周部分（Ｘ部分）を拡大した断面図であり、第３図は、低熱伝導材を設けていない場合を基準にして光ディスク基板への転写が一定になる金型温度を調節する熱媒体温度の低下量と低熱伝導材の熱伝導率との関係を説明する図であり、第４図は、金属元素単体におけるビッカース硬さとヤング率との関係を説明する図であり、第５図は、本発明の第２の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図であり、第６図は、本発明の第３の実施の形態に用いる金型の概略断面図であり、第７図は、本発明の第３の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図であり、第８図は、本発明の第４の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本願発明に係る第１〜第６の実施の形態について、添付した図面を参照しながら、詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
まず、第１図乃至第４図を参照しながら、第１の実施の形態を詳細に説明する。
第１図は、本発明の第１の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の主要部の断面図を示している。成形用金型は、固定金型１と可動金型２とを備えてなる。固定金型１は、キャビティ２０側から見て、スタンパ６、第１の低熱伝導要素としての低熱伝導材７、第１の基金型としての固定側鏡面盤８、固定側基盤４の順序で積層された構造をしている。
固定金型１の中央部には、溶融樹脂をキャビティ２０内に注入するためのスプルブッシュ３が設けられている。スプルブッシュ３の外方には、スタンパホルダー５が設けられている。このスタンパホルダー５により、スタンパ６及び低熱伝導材７の内周部分が固定側鏡面盤８に対して一体的に固定されている。固定側基盤４と固定側鏡面盤８とはボルトで固定される。スタンパ６及び低熱伝導材７の外周部分は、固定側基盤４及び固定側鏡面盤８に設けられた吸引通路Ａから真空に吸引されることにより、固定側鏡面盤８に固定される。固定側鏡面盤８の最外側には固定側突き当てリング９が設けられており、固定側突き当てリング９が固定側基盤４に固定されている。
可動金型２は、キャビティ２０側から見て、第２の低熱伝導要素としての低熱伝導材１５、第２の基金型としての可動側鏡面盤１６、可動側基盤１３の順序で積層された構造をしている。可動金型２の中央部には、エジェクタピン１０、カットパンチ１１及びエジェクタスリーブ１２が配設されている。エジェクタピン１０及びエジェクタスリーブ１２は、射出成形された光ディスク基板を金型内から取り出す際に突出するように構成されている。カットパンチ１１は、成形された光ディスク基板に内孔を形成するためのものである。エジェクタスリーブ１２の外側には、低熱伝導材ホルダー１４が設けられている。この低熱伝導材ホルダー１４によって、低熱伝導材１５の内周部分が可動側鏡面盤１６に固定されている。可動側基盤１３及び可動側鏡面盤１６に設けられた吸引通路Ｂから真空に吸引されることにより、低熱伝導材１５の外周部分および側面部分は、可動側鏡面盤１６に対して固定される。
第２図は、第１図のＸ部分を拡大した図である。
低熱伝導材１５は、可動側鏡面盤１６の上面及び外周側面を覆っている。低熱伝導材１５の外周側面２９の非係合端部２１が可動側基盤１３の直前まで延在している。
固定側基盤４及び可動側基盤１３の内部には、固定金型１及び可動金型２の金型温度を調節するために水等の熱媒体を流通させる通路が設けられている。熱媒体を外部から加熱又は冷却することにより、固定金型１及び可動金型２の金型温度がそれぞれ所定温度に調節される。
低熱伝導材１５の外側には、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７が低熱伝導材１５に対して嵌合するように構成されている。外周リング１７は、圧縮バネ２２で固定金型１の方向に付勢されている。可動側基盤１３の表面には、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端部である非係合端部２１に沿った形状をした環状溝２３が形成されている。この環状溝２３により、低熱伝導材１５の非係合端部２１が可動側基盤１３の直前まで延在する構成であっても、低熱伝導材１５の熱膨張により可動側基盤１３に接触することが防止される。したがって、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離することが防止される。
外周リング１７のさらに外側には、可動側突き当てリング１８が設けられている。外周リング１７の圧縮バネ２２と可動側突き当てリング１８とは、共に可動側基盤１３に固定されている。したがって、可動金型２が上下方向に動くときに、外周リング１７及び可動側突き当てリング１８が可動側基盤１３と共に一体的に動く。可動側突き当てリング１８は、固定金型１と可動金型２とが閉じられたときに固定側突き当てリング９に突き当たって、キャビティ２０の高さ、すなわち光ディスク基板の厚みを規定している。
環状形状をしている外周リング１７の内周側面２７は、低熱伝導材１５の外周側面２９と摺接している。外周リング１７の内周側面２７と低熱伝導材１５の外周側面２９とは、摺接面２４で摺接している。外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最上面である成形面２８よりも下方にあるとともに、外周リング１７の下端部２６が、低熱伝導材１５の最下端部である非係合端部２１より上方に位置した状態で係合する構造をしている。すなわち、外周リング１７の下端部が、摺接する低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内に位置している。外周リング１７は、低熱伝導材１５の外周側面２９に沿って上下方向にわずかに摺動するものの、低熱伝導材１５の外周側面２９から逸脱することはない。
次に、低熱伝導要素すなわち低熱伝導板７及び低熱伝導材１５として必要とされる熱伝導率を調べた。固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６はステンレス鋼からできている。固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６の熱伝導率は、おおよそ２５Ｗ／ｍ・Ｋである。これに対して、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をステンレス鋼で作製した場合と、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない代わりに固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６を厚くした場合とについて実験を行った。すなわち、ピット密度４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２のスタンパを用いて固定金型１及び可動金型２の金型温度を調節する熱媒体温度を同じにした条件で射出成形を行い、十分な転写性が得られる熱媒体温度を求めた。スタンパは、ニッケル製であり、熱伝導率は９０Ｗ／ｍ・Ｋである。熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であり、成形サイクルは１０秒である。また、成形開始前後でのスタンパ表面と鏡面表面との温度を測定し、部材間の熱伝導度を求めた。これらのデータを元に、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない場合を基準にして、スタンパの最高到達温度が同じになる熱媒体温度を求めた。その結果を第３図に示す。
第３図から、低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない場合よりも熱媒体温度を１０Ｋ以上低下させることができるのは、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の場合である。したがって、低熱伝導材１５の熱伝導率としては、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが必要である。
次に、低熱伝導材１５として必要とされる機械的性質について調べた。純金属の厚さ２ｍｍの板を作製して、変形及び表面傷の有無を調べる実験を行った。成形時に印加される樹脂充填圧力に対応した荷重を１万回繰り返して加えたときの変形の有無を調べた。また、布でスクラッチ試験をしたときの傷の有無を調べた。
変形と傷との結果を表１に示す。変形については材質の剛性を表すヤング率と相関関係があるので、ヤング率のデータを表１に併せて記載した。傷については材質の表面硬度を表すビッカース硬さと相関関係があるので、ビッカース硬さのデータを併せて記載した。また、金型本体を構成しているステンレス鋼のデータも併せて記載した。
2004078446.tif 000003
これらの結果から、純金属からなる低熱伝導材は、ヤング率が１００ＧＰａ以上、ビッカース硬さが５０以上であればよいことがわかる。
ここで、ステンレス鋼を除く純金属におけるビッカース硬さとヤング率との関係は、第４図のようになる。第４図から、ヤング率が高いほどビッカース硬さが高くなるという傾向があり、ヤング率が１００ＧＰａ以上であればビッカース硬さが５０以上であることが理解されるであろう。したがって、低熱伝導材１５としてはヤング率が１００ＧＰａ以上であればよいことになる。
しかしながら、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり且つヤング率が１００ＧＰａ以上であるという金属材料は、純金属の中には存在しなかった。
ところで、合金のヤング率は主成分の純金属のそれに近い値を示し、合金の表面硬度は純金属のそれよりも硬くなる。さまざまな金属材料を鋭意探索した結果、チタンを主成分とするチタン合金が、７〜８Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有していることを見出した。
また、チタン合金のうちα−β合金の場合およびβ合金の場合、ヤング率が１００〜１３０ＧＰａであり、表面硬度としてのビッカース硬さが２４０以上であった。したがって、チタン合金のビッカース硬さは、金型本体を構成するステンレス鋼と同等以上の値を示しており、十分に硬いことがわかる。
固定金型１と可動金型２とは、固定側突き当てリング９と可動側突き当てリング１８との嵌合で位置決めされている。すなわち、固定側突き当てリング９及び可動側突き当てリング１８に設けられたテーパ部により中心方向の位置決めが行なわれ、平坦部により厚さ方向の位置決めが行われる。その結果、外周リング１７が低熱伝導材１５に対して摺動することによる磨耗が抑制される構造となっている。そして、お互いの材質が硬いほど磨耗は抑制される。外周リング１７が他の金型部材と同様にステンレス鋼で作製される場合、低熱伝導材１５の硬さが、ビッカース硬さで１００以上であるならば、実用上問題ないことが確認された。したがって、低熱伝導材１５はビッカース硬さが１００以上であることが好ましい。もちろん、外周リング１７を低熱伝導板７及び低熱伝導材１５と同じ材質で作製してもよい。
低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５は、ＡＭＳ（航空宇宙材料規格）４９１１であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いて作製されている。この材料は、５．５０〜６．７５ｗｔ％のアルミニウム、及び３．５０〜４．５０ｗｔ％のバナジウムを含み、残りはチタンという合金材料である。この材料のヤング率は１１３ＧＰａである。厚さは２ｍｍである。
ピット密度４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２のスタンパを用いて、固定金型１及び可動金型２の金型温度、言いかえれば熱媒体温度を同じにした条件で射出成形を行った。そして、所定のピット形状が十分に転写されるときの熱媒体温度を求めた。使用した熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であり、成形サイクルは１０秒である。熱媒体温度を５Ｋ刻みに変えて射出成形実験を行った結果、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を配設しない場合と比較して、熱媒体温度が約１５Ｋ低くても所定のピット形状が得られることがわかった。
低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みは、加工性の確保という観点から、２ｍｍ以上が好ましい。低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みが２ｍｍ以上のときには、金型のキャビティ２０内に注入された樹脂から熱が散逸する初期速度はほぼ一定になる。そして、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みが増すほど低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の熱容量が増す。その結果、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５が冷えにくくなり光ディスク基板の作製時間が長くなる。したがって、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みは、１０ｍｍ以下であり、好ましくは５ｍｍ以下である。
上記チタン合金には、チタン以外にアルミニウムやバナジウムやモリブデン、鉄、クロムが含有可能である。アルミニウムはクリープ強度を増大させる性質がある。バナジウムやモリブデン、鉄、クロムなどは、ヤング率を増大させたり加工性を改善する性質がある。アルミニウムの含有量は２ｗｔ％〜９ｗｔ％が好ましく、バナジウムの含有量は２ｗｔ％〜１６ｗｔ％が機械的性質及び加工性の観点から好ましい。より好ましくは、アルミニウムの含有量が２ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、バナジウムの含有量が２ｗｔ％〜６ｗｔ％である。この場合、十分な機械的性質と加工性とを有する薄い板材が作製できる。アルミニウムが上記の含有量より多すぎるとヤング率が低下し、バナジウムが上記の含有量より多すぎると加工性が低下する。また、アルミニウムもバナジウムも上記の含有量より少ないとそれぞれの効果が生じなくなる。
低熱伝導板材７および１５の表面粗さ（中心粗さ）は、スタンパ６を通じて転写される光ディスク基板表面の平坦性を確保する観点から、０．２μｍ以下であることが望ましい。
低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の表面粗さが中心粗さで０．２μｍより大きい場合、成形された光ディスク基板表面にうねりが転写されて、光ディスク基板のフォーカスやトラッキングの信号品質を劣化させて十分な信号読み出しができなくなる恐れがある。もちろん、低熱伝導材１５の表面粗さは、光ディスク基板中を透過したレーザ光でディスク基板上にデータを記録・消去・再生のいずれかを行う場合にのみ影響するが、光ディスク基板を通さずに反対側から入射するレーザ光でデータを記録・消去・再生のいずれかを行う場合には、低熱伝導材１５の表面粗さはほとんど影響することはない。
第１の実施の形態では、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。
また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７の内周側面２７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５の外周側面２９と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、圧縮バネ２２により外周リング１７が固定金型１の側に付勢されるために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。
さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の内周側面２７の下端部２６が低熱伝導材１５の外周側面２９に対して常時重なり合っている。つまり、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。
また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
なお、低熱伝導要素としての低熱伝導材７は、キャビティ２０に直接的に面しておらず、また、摺動して擦れることもないので、必ずしも、低熱伝導要素としての低熱伝導材１５と同じ材料にする必要はないが、同じ材料であってもよい。
また、固定側金型１側の低熱伝導材７とスタンパ６とを同系統の吸引通路Ａで真空に吸引しているが、もちろん、別系統の吸引通路でそれぞれ独立に真空吸引してもよい。
また、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂が使用されているが、ポリオレフィン樹脂やアクリル樹脂やその他の樹脂も使用可能である。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の外周部の詳細断面図を第５図に示す。第１の実施の形態のものと比較して、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６の外周側面に延在して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最下面である非係合端部２１より上方に位置している点は共通している。しかしながら、第５図では外周リング１７が摺動しても外周リング１７の下端部２６は低熱伝導材１５の非係合端部２１より上方の位置で止まり、低熱伝導材１５と可動側鏡面盤１６とが接合された接合面の位置まで達しない構造になっている。したがって、この場合も、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離する恐れがない。
また、低熱伝導材１５の材質をヤング率が１００ＧＰａ以上にすることで外周リング１７との摺動部が磨耗することによって破損する恐れもない。さらに、第１の実施の形態の場合と同様に、キャビティ２０の外周部分では平坦になっているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
そして、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の一つの壁面を形成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、圧縮バネ２２により外周リング１７が固定金型１の側に付勢されるために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の概略断面図を第６図に示す。また、金型の外周部分のＸ部の拡大詳細図を第７図に示す。
第３の実施の形態のディスク基板成形用金型では、第１の実施の形態と比較して、外周リング１７の固定方法並びに低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の固定方法が異なっている。
低熱伝導板７の外周部分の上面には、貫通しないネジ穴４２が設けられている。また、固定側鏡面盤８には、上記ネジ穴４２に適合する位置に貫通穴４１が設けられている。低熱伝導板７は、ネジ３２をネジ穴４２に螺合させることによって、固定側鏡面盤８に対して固定されている。
固定側鏡面盤８の外周部分の下面には、貫通しないネジ穴４４が設けられている。外周リング１７には、上記ネジ穴４４に適合する位置に貫通穴４３が設けられている。外周リング１７は、ネジ３４をネジ穴４４に螺合させることによって、固定側鏡面盤８に対して固定されている。
可動金型２側の低熱伝導材１５の外周部分の上面には、貫通しないネジ穴４６が設けられている。また、可動側鏡面盤１６には、上記ネジ穴４６に適合する位置に貫通穴４５が設けられている。低熱伝導材１５は、ネジ３６をネジ穴４６に螺合させることによって、可動側鏡面盤１６に対して固定されている。
可動金型２側の低熱伝導材１５の外周側面２９の下部には、皿もみ孔４７が設けられている。また、可動側鏡面盤１６には、上記皿もみ孔４７に適合する位置に貫通しないネジ穴４８が設けられている。低熱伝導材１５の外周側面２９は、ネジ３８をネジ穴４８に螺合させることによって、可動側鏡面盤１６に対して埋設固定されている。したがって、外周リング１７の内周側面２７が低熱伝導材１５の外周側面２９と摺動しても、ネジ３８の頭と擦れることがない。
第３の実施の形態のディスク基板成形用金型を用いても、ポリカーボネートやポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を射出成形することで光ディスク基板を作製できる。
第３の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までのピット密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
低熱伝導材７は、キャビティ２０に直接的に面しておらず、また、摺動して擦れることもないので、必ずしも低熱伝導材１５と同じ材料にする必要はないが、同じ材料であってもよい。
第３の実施の形態の場合、スタンパ６及び低熱伝導材７の外周部分が、外周リング１７の固定用のネジ３４により固定側鏡面盤８に対して固定されているために、必ずしも、吸引通路Ａからスタンパ６を真空に吸引して固定する必要はない。ネジでの取り付け部には座ぐり孔と皿もみ孔を用いたが、これらは入れ替わってもあるいは全く同じであってもよい。
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の外周部の詳細断面図を第８図に示す。第４の実施の形態のディスク基板成形用金型も、固定側鏡面盤８に固定された外周リング１７の内周側面２７に対して、可動側鏡面盤１６に固定された低熱伝導材１５の外周側面２９が摺接する構成をしている。
第４の実施の形態のディスク基板成形用金型は、第３の実施の形態のディスク基板成形用金型と比較して、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６の外周部分に延在して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最下面である非係合端部２１より上方に位置している点は共通している。しかしながら、第５図では、可動金型２が上下方向に移動しても外周リング１７の下端部２６は低熱伝導材１５の非係合端部２１より上方の位置で止まり、低熱伝導材１５と可動側鏡面盤１６とが接合された接合面の位置まで達しない構造になっている。したがって、この場合も、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離する恐れがない。
また、低熱伝導材１５の材質を１００ＧＰａ以上のヤング率のものにすることで、低熱伝導材１５が外周リング１７に対して摺動する部分において磨耗により破損するという恐れもない。さらに、第１の実施の形態の場合と同様に、キャビティ２０の外周部でも平坦部が確保されているために、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
そして、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の一つの壁面を形成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態のディスク基板成形用金型は、第１の実施の形態から第４の実施の形態のディスク基板成形用金型と比較して、低熱伝導材１５の表面が剛性の高い金属材料で被覆されていることを特徴としている。すなわち、低熱伝導材１５として用いるチタン合金上の鏡面の保守・管理を容易にするために、剛性の高い金属材料で被覆されている。この被覆層は、チタン合金よりも機械的性質が優れていることが望ましく、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、好ましくは２００ＧＰａ以上であり、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデン等の金属が好適である。被覆層は、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンの中から選択された少なくとも１つから構成される。被覆方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法やメッキ法等がある。メッキ等の表面処理で形成された被覆層は、バルク品よりも硬度が高くなる傾向がある。例えば、バルク品のニッケルのビッカース硬さは表１では１２０であるが、電気メッキしたものでは３００ぐらいになり、無電解メッキしたものでは５００ぐらいになる。さらに、無電解メッキした被覆層を３５０〜４００℃で熱処理すると、９００ぐらいまでビッカース硬さが高くなる。バルク品のクロムのビッカース硬さは通常は４００ぐらいであるが、電気メッキのものでは１０００ぐらいになる。低熱伝導材１５の鏡面性を維持するためには、低熱伝導材１５の上に硬質の被覆層が形成される。被覆層の被覆方法としては電解又は無電解のメッキ処理法が好適であり、また、メッキ処理等で被覆層が形成されたあと、さらに熱処理することが好ましい。
低熱伝導材料１５の表面上に硬質の被覆層を形成した後にバフ等を用いて研磨することにより、被覆層の表面が鏡面に仕上げられる。被覆層の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることが望ましい。これは、射出成形された光ディスク基板の表面のうねり等を抑制して光の透過や反射に対する影響を少なくすることで、信号品質を向上させるためである。
この第５の実施の形態のディスク基板成形用金型を用いて、例えば、ポリカーボネートやポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を射出成形して、光ディスク基板が作製される。
第５の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端部である非係合端部２１は、外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
ここでは、低熱伝導材１５だけに金属被覆層を設けたが、もちろん、低熱伝導板７にこの金属被覆層を設けてもよい。この場合は、熱膨張率が大略同じであることが剥離防止に必要であるから、低熱伝導板７は金属で作製することが望ましい。
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係るディスク基板成形用金型は、第５の実施の形態で説明した低熱伝導材１５の金属被覆層の上に、ＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン  ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）の潤滑性薄膜、またはフッ素を含む材料の潤滑性薄膜が設けられている。この結果、低熱伝導材１５と外周リング１７と嵌合する面での摺動時の摩擦係数が減少して両者の耐久性が向上するという効果がある。また、低熱伝導板７又は低熱伝導材１５の表面上にＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン  ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）の薄膜またはフッ素を含む材料の薄膜を直接設けるようにしてもよい。このように、上述した潤滑性薄膜は、低熱伝導要素としての低熱伝導板７又は低熱伝導材１５の表面上又は金属被覆層の表面上に設けることができる。
もちろん、第６の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までのピット密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高ピット密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
第１の実施の形態や第２の実施の形態では、真空吸引することにより低熱伝導板７や低熱伝導材１５を、固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定している。また、第３の実施の形態と本第４の実施の形態では、ネジ止めすることにより、低熱伝導板７や低熱伝導材１５を固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定している。真空吸引及びネジ止めの両方で低熱伝導板７や低熱伝導材１５を、固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定するようにしてもよい。
本実施の形態ではスタンパを固定側金型に設置する場合を示したが、もちろん、スタンパを可動側金型に設置するようにしてもよい。
本実施の形態では、射出成形品が光ディスク基板である場合について説明したが、あらゆるディスク形状のものに適用可能である。
また、上記各実施の形態では、金型の外部で熱可塑性樹脂を溶融させたあと溶融樹脂を金型内に注入する射出成形品について記述したが、加熱された金型の内部で熱可塑性樹脂を溶融させたあと固化させる圧縮成形品にも適用可能である。そして、本発明に係る金型を用いる製造方法は、本願の請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】  本発明に係るディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法は、熱可塑性樹脂を金型で成形して光ディスク基板等を得る成形方法に有用である。また、熱可塑性樹脂の表面光沢を出す工法等の用途にも適用可能である。
【図１】
2004078446.tif 000004
【図２】
2004078446.tif 000005
【図５】
2004078446.tif 000006
【図３】
2004078446.tif 000007
【図４】
2004078446.tif 000008
【図６】
2004078446.tif 000009
【図７】
2004078446.tif 000010
【図８】
2004078446.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年9月22日(2005.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の基金型と、
上記第１の基金型に対向配置された第２の基金型と、
上記第１の基金型上に固定された第１の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素上に固定されたスタンパと、
上記第２の基金型上に固定された第２の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素又は第２の低熱伝導要素のいずれか一方と嵌合して摺接するリング状規制部材と、を備え、
上記リング状規制部材の端部が、摺接している低熱伝導要素の外周側面の範囲内に位置することを特徴とする、ディスク基板成形用金型。
【請求項２】
リング状規制部材に対して摺接している上記低熱伝導要素は、板状体であることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項３】
リング状規制部材に対して摺接している上記低熱伝導要素が、基金型の外周側面を覆っていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項４】
上記低熱伝導要素が基金型の外周側面全体を覆う位置まで延在するときには、
基金型は、延在した低熱伝導要素の端部を受け入れる溝部を有することを特徴とする、請求項３記載のディスク基板成形用金型。
【請求項５】
上記低熱伝導要素は、ヤング率が１００ＧＰａ以上の金属材料からなることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項６】
上記低熱伝導要素は、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項７】
上記低熱伝導要素は、ビッカース硬さが１００以上であることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項８】
上記低熱伝導要素は、チタンを主成分としていることを特徴とする、請求項５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項９】
上記低熱伝導要素は、アルミニウムの含有量が２ｗｔ％以上９ｗｔ％以下またはバナジウムの含有量が２ｗｔ％以上１６ｗｔ％以下であることを特徴とする、請求項８記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１０】
上記低熱伝導要素は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の厚さであることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１１】
上記低熱伝導要素は、吸引により基金型に固定されることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１２】
上記低熱伝導要素は、ネジにより基金型に固定されることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１３】
第１の低熱伝導要素及び第２の低熱伝導要素は、同じ材料から構成されていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１４】
上記低熱伝導要素の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１５】
少なくとも、第２の低熱伝導要素の表面は、ヤング率が１５０ＧＰａ以上の金属材料からなる被覆層で被覆されていることを特徴とする、請求項１記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１６】
上記被覆層は、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンの中から選択された少なくとも１つから構成されることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１７】
上記被覆層はメッキ法により作製されることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１８】
上記被覆層を熱処理することを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項１９】
被覆層の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２０】
低熱伝導要素の表面又は被覆層の表面は、ダイヤモンド状カーボン（diamond-like carbon）の薄膜またはフッ素を含む材料の潤滑性薄膜で被覆されていることを特徴とする、請求項１記載又は請求項１５記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２１】
上記潤滑性薄膜の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることを特徴とする、請求項２０記載のディスク基板成形用金型。
【請求項２２】
請求項１記載のディスク基板成形用金型を用いてディスク基板を成形することを特徴とする、ディスク基板の製造方法。
【請求項２３】
上記成形は、射出成形であることを特徴とする、請求項２２記載のディスク基板の製造方法。
【請求項２４】
ディスク基板は、熱可塑性樹脂であることを特徴とする、請求項２２記載のディスク基板の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディスク基板を成形するためのディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク基板や光磁気ディスク基板等のディスク状基板は、生産性の観点から、金型内部に設けられたキャビティ内に溶融された熱可塑性樹脂を充填することにより作製されている。金型内に装着したニッケル等で作製されたスタンパ上には、微小な凹凸ピットや溝が形成されている。溶融された熱可塑性樹脂がスタンパに接することにより、スタンパ上の微小な凹凸ピットや溝が熱可塑性樹脂に転写されたあと、溶融した熱可塑性樹脂を固化させることにより、所望の光ディスク基板が得られる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている従来の一般的な金型構造では、温度調整された固定側鏡面盤及び可動側鏡面盤が、キャビティの上下にそれぞれ配設されている。スタンパが可動側鏡面盤の上に装着され、スタンパの内側がスタンパホルダーにより、スタンパの外側が外周リングにより、それぞれ固定されている。
【０００４】
ところで、密度が上がれば上がるほどスタンパ上の微小な凹凸ピットや溝の間の寸法が狭くなるために、熱可塑性樹脂が微小な凹凸ピットや溝の中に入りにくくなる。光ディスク基板上に凹凸ピットや溝を転写させるためには、スタンパの温度を熱可塑性樹脂の熱変形温度よりも高くする必要がある。熱可塑性樹脂の流動性を高めるためにスタンパの最高到達温度をさらに高くする必要があるので、金型温度を調節するための熱媒体温度をさらに高くする必要がある。
【０００５】
しかしながら、金型温度を調節するための熱媒体温度を高くすると、金型内に充填された熱可塑性樹脂が取出可能な温度まで冷却されるまでに時間を要するために、光ディスク基板の成形時間が長くなってしまう。そこで、熱媒体温度が低くても高温度のスタンパ温度が得られるように、断熱性を有するシートをスタンパの裏面に設ける金型構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
さらに、上下の金型内で厚さ方向の温度が、上下対称に変化するように、上下の金型内にそれぞれ低熱伝導材を設けた金型構造が開示されている（例えば、特許文献３、特許文献４及び特許文献５参照）。
【０００７】
低熱伝導材としては、ポリイミド等の耐熱性プラスチックやセラミックが、主として使用されている。金属の低熱伝導材としては、特許文献２ではアルミニウム及び銅が、特許文献５ではビスマスが、それぞれ開示されている。
【０００８】
次に、従来の金型構造には、以下に説明するような不具合が存する。
【０００９】
特許文献３に開示された金型構造では、固定側スタンパ及び可動側スタンパが徐冷プレートを有している。固定側スタンパ及び可動側スタンパの内側が内周ホルダーで保持され、固定側スタンパ及び可動側スタンパの外側が外周リングで保持されている。つまり、徐冷プレートの外側面が外周リングで保護されている。可動側スタンパが固定側スタンパよりも大きなサイズに寸法構成されているので、可動側外周リングが固定側外周リングの外側に位置している。したがって、固定側外周リングは、固定側スタンパを保持するとともに、可動側スタンパの外周部分に当接している。すなわち、固定側外周リングは、固定側スタンパと可動側スタンパとで挟まれる構造になっている。そして、固定側外周リングは光ディスク基板の外周側面を画定している。その結果、樹脂充填圧力が型締め圧力よりも勝ると、金型が可動側スタンパの当接面から開いてしまう。その結果、固定側外周リングと可動側スタンパとの隙間に樹脂が入り込んで光ディスク基板の外周側面にバリができてしまうという課題がある。
【００１０】
特許文献４の金型構造では、金型の入れ子装着部に装着された入れ子は、入れ子の内周部分を内側用の押えプレートで固定し、入れ子の外周部分を外側用の押えプレートでそれぞれ押えている。しかしながら、入れ子の外周部分には、外側用の押えプレートによる段差が形成されるので、成形された光ディスク基板の外周部分では、微小な凹凸ピットや溝が形成されないという課題がある。
【００１１】
特許文献５の金型構造では、可動金型が固定金型の凹形状部分に嵌合しながら摺動するように構成されている。可動金型及び固定金型にはそれぞれ断熱材が取付けられており、可動金型の摺動の際に、可動金型に取り付けられた断熱材の外周側面が、固定金型の凹形状部分に内周面と嵌合しながら摺動するために、断熱材が外周側面部分から剥離しやすいという課題がある。
【００１２】
特許文献６の金型構造では、耐熱性重合体からなる断熱層及び金属層が、基金型のキャビティ面から側面まで延在している。しかしながら、基金型の側面に設けられた断熱層及び金属層は、対向する固定側取付板に対して当接しているとともに２つに分割される分割面を構成している。したがって、基金型の側面に設けられた断熱層及び金属層が、成形動作のときに摺動部として作用することはない。
【００１３】
また、従来、低熱伝導材として、プラスチック材料やセラミック材料や金属材料が用いられているが、このような低熱伝導材料には、次のような問題がある。
【００１４】
すなわち、プラスチック材料は、一般に、剛性及び表面強度が劣っている。セラミック材料は、一般に、脆いために耐衝撃性が弱い。特許文献２に開示されているアルミニウムや銅（金属材料）は、基金型材料のステンレス鋼よりも熱伝導率が高いために、低熱伝導材としては作用しない。また、特許文献５に開示されているビスマスは、脆くて硬度も低いので機械的性質が好ましくない。
【００１５】
【特許文献１】特開平８−６６９４５号公報
【特許文献２】特開昭６２−５８２４号公報
【特許文献３】特開平７−１００８６６号公報
【特許文献４】特開平９−２０７１４１号公報
【特許文献５】特開２０００−３３１３８５号公報
【特許文献６】特開平９−２６２８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、低熱伝導要素の剥離及び外周でのバリの発生を防止し、ディスク基板の外周まで微小な凹凸ピットや溝が形成されるディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段および作用・効果】
【００１７】
本発明に係るディスク基板成形用金型は、
第１の基金型と、
上記第１の基金型に対向配置された第２の基金型と、
上記第１の基金型上に固定された第１の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素上に固定されたスタンパと、
上記第２の基金型上に固定された第２の低熱伝導要素と、
上記第１の低熱伝導要素又は第２の低熱伝導要素のいずれか一方と嵌合して摺接するリング状規制部材と、を備え、
上記リング状規制部材の端部が、摺接している低熱伝導要素の外周側面の範囲内に位置することを特徴とするものである。また、本発明のディスク基板の製造方法は、上記ディスク基板成形用金型を用いてディスク基板を製造することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、充填時に樹脂充填圧力が型締圧力よりも大きくなって金型が少し開いたとしても、スタンパと第２の低熱伝導要素とリング状規制部材とで画定されるキャビティの嵌合部には隙間が存在しないのでディスク基板の外周側面でのバリの発生は抑制される。また、ディスク基板の外周部分が平坦であるために、可能な限り外周部分まで微小な凹凸ピットや溝が形成される。さらに、低熱伝導材とリング状規制部材との嵌合部においては、低熱伝導要素の非係合端部が位置しないので、基金型からの低熱伝導材の剥離が防止される。
【００１９】
また上記金型を用いることによって、低熱伝導材を有しない金型と比較して、金型温度を調節するための熱媒体温度が低くても、スタンパ上の凹凸がディスク基板に転写されるので、従来より高密度のディスク基板を作製しても成形時間が長くなることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本願発明に係る第１〜第６の実施の形態について、添付した図面を参照しながら、詳細に説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
まず、図１乃至図４を参照しながら、第１の実施の形態を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の主要部の断面図を示している。成形用金型は、固定金型１と可動金型２とを備えてなる。固定金型１は、キャビティ２０側から見て、スタンパ６、第１の低熱伝導要素としての低熱伝導材７、第１の基金型としての固定側鏡面盤８、固定側基盤４の順序で積層された構造をしている。
【００２３】
固定金型１の中央部には、溶融樹脂をキャビティ２０内に注入するためのスプルブッシュ３が設けられている。スプルブッシュ３の外方には、スタンパホルダー５が設けられている。このスタンパホルダー５により、スタンパ６及び低熱伝導材７の内周部分が固定側鏡面盤８に対して一体的に固定されている。固定側基盤４と固定側鏡面盤８とはボルトで固定される。スタンパ６及び低熱伝導材７の外周部分は、固定側基盤４及び固定側鏡面盤８に設けられた吸引通路Ａから真空に吸引されることにより、固定側鏡面盤８に固定される。固定側鏡面盤８の最外側には固定側突き当てリング９が設けられており、固定側突き当てリング９が固定側基盤４に固定されている。
【００２４】
可動金型２は、キャビティ２０側から見て、第２の低熱伝導要素としての低熱伝導材１５、第２の基金型としての可動側鏡面盤１６、可動側基盤１３の順序で積層された構造をしている。可動金型２の中央部には、エジェクタピン１０、カットパンチ１１及びエジェクタスリーブ１２が配設されている。エジェクタピン１０及びエジェクタスリーブ１２は、射出成形された光ディスク基板を金型内から取り出す際に突出するように構成されている。カットパンチ１１は、成形された光ディスク基板に内孔を形成するためのものである。エジェクタスリーブ１２の外側には、低熱伝導材ホルダー１４が設けられている。この低熱伝導材ホルダー１４によって、低熱伝導材１５の内周部分が可動側鏡面盤１６に固定されている。可動側基盤１３及び可動側鏡面盤１６に設けられた吸引通路Ｂから真空に吸引されることにより、低熱伝導材１５の外周部分および側面部分は、可動側鏡面盤１６に対して固定される。
【００２５】
図２は、図１のＸ部分を拡大した図である。
【００２６】
低熱伝導材１５は、可動側鏡面盤１６の上面及び外周側面を覆っている。低熱伝導材１５の外周側面２９の非係合端部２１が可動側基盤１３の直前まで延在している。
【００２７】
固定側基盤４及び可動側基盤１３の内部には、固定金型１及び可動金型２の金型温度を調節するために水等の熱媒体を流通させる通路が設けられている。熱媒体を外部から加熱又は冷却することにより、固定金型１及び可動金型２の金型温度がそれぞれ所定温度に調節される。
【００２８】
低熱伝導材１５の外側には、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７が低熱伝導材１５に対して嵌合するように構成されている。外周リング１７は、圧縮バネ２２で固定金型１の方向に付勢されている。可動側基盤１３の表面には、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端部である非係合端部２１に沿った形状をした環状溝２３が形成されている。この環状溝２３により、低熱伝導材１５の非係合端部２１が可動側基盤１３の直前まで延在する構成であっても、低熱伝導材１５の熱膨張により可動側基盤１３に接触することが防止される。したがって、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離することが防止される。
【００２９】
外周リング１７のさらに外側には、可動側突き当てリング１８が設けられている。外周リング１７の圧縮バネ２２と可動側突き当てリング１８とは、共に可動側基盤１３に固定されている。したがって、可動金型２が上下方向に動くときに、外周リング１７及び可動側突き当てリング１８が可動側基盤１３と共に一体的に動く。可動側突き当てリング１８は、固定金型１と可動金型２とが閉じられたときに固定側突き当てリング９に突き当たって、キャビティ２０の高さ、すなわち光ディスク基板の厚みを規定している。
【００３０】
環状形状をしている外周リング１７の内周側面２７は、低熱伝導材１５の外周側面２９と摺接している。外周リング１７の内周側面２７と低熱伝導材１５の外周側面２９とは、摺接面２４で摺接している。外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最上面である成形面２８よりも下方にあるとともに、外周リング１７の下端部２６が、低熱伝導材１５の最下端部である非係合端部２１より上方に位置した状態で係合する構造をしている。すなわち、外周リング１７の下端部が、摺接する低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内に位置している。外周リング１７は、低熱伝導材１５の外周側面２９に沿って上下方向にわずかに摺動するものの、低熱伝導材１５の外周側面２９から逸脱することはない。
【００３１】
次に、低熱伝導要素すなわち低熱伝導板７及び低熱伝導材１５として必要とされる熱伝導率を調べた。固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６はステンレス鋼からできている。固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６の熱伝導率は、おおよそ２５Ｗ／ｍ・Ｋである。これに対して、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をステンレス鋼で作製した場合と、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない代わりに固定側鏡面盤８及び可動側鏡面盤１６を厚くした場合とについて実験を行った。すなわち、ピット密度４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２のスタンパを用いて固定金型１及び可動金型２の金型温度を調節する熱媒体温度を同じにした条件で射出成形を行い、十分な転写性が得られる熱媒体温度を求めた。スタンパは、ニッケル製であり、熱伝導率は９０Ｗ／ｍ・Ｋである。熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であり、成形サイクルは１０秒である。また、成形開始前後でのスタンパ表面と鏡面表面との温度を測定し、部材間の熱伝導度を求めた。これらのデータを元に、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない場合を基準にして、スタンパの最高到達温度が同じになる熱媒体温度を求めた。その結果を図３に示す。
【００３２】
図３から、低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を設けない場合よりも熱媒体温度を１０Ｋ以上低下させることができるのは、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の場合である。したがって、低熱伝導材１５の熱伝導率としては、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが必要である。
【００３３】
次に、低熱伝導材１５として必要とされる機械的性質について調べた。純金属の厚さ２ｍｍの板を作製して、変形及び表面傷の有無を調べる実験を行った。成形時に印加される樹脂充填圧力に対応した荷重を１万回繰り返して加えたときの変形の有無を調べた。また、布でスクラッチ試験をしたときの傷の有無を調べた。
【００３４】
変形と傷との結果を表１に示す。変形については材質の剛性を表すヤング率と相関関係があるので、ヤング率のデータを表１に併せて記載した。傷については材質の表面硬度を表すビッカース硬さと相関関係があるので、ビッカース硬さのデータを併せて記載した。また、金型本体を構成しているステンレス鋼のデータも併せて記載した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
これらの結果から、純金属からなる低熱伝導材は、ヤング率が１００ＧＰａ以上、ビッカース硬さが５０以上であればよいことがわかる。
【００３７】
ここで、ステンレス鋼を除く純金属におけるビッカース硬さとヤング率との関係は、図４のようになる。図４から、ヤング率が高いほどビッカース硬さが高くなるという傾向があり、ヤング率が１００ＧＰａ以上であればビッカース硬さが５０以上であることが理解されるであろう。したがって、低熱伝導材１５としてはヤング率が１００ＧＰａ以上であればよいことになる。
【００３８】
しかしながら、熱伝導率が１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり且つヤング率が１００ＧＰａ以上であるという金属材料は、純金属の中には存在しなかった。
【００３９】
ところで、合金のヤング率は主成分の純金属のそれに近い値を示し、合金の表面硬度は純金属のそれよりも硬くなる。さまざまな金属材料を鋭意探索した結果、チタンを主成分とするチタン合金が、７〜８Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有していることを見出した。
【００４０】
また、チタン合金のうちα-β合金の場合およびβ合金の場合、ヤング率が１００〜１３０ＧＰａであり、表面硬度としてのビッカース硬さが２４０以上であった。したがって、チタン合金のビッカース硬さは、金型本体を構成するステンレス鋼と同等以上の値を示しており、十分に硬いことがわかる。
【００４１】
固定金型１と可動金型２とは、固定側突き当てリング９と可動側突き当てリング１８との嵌合で位置決めされている。すなわち、固定側突き当てリング９及び可動側突き当てリング１８に設けられたテーパ部により中心方向の位置決めが行なわれ、平坦部により厚さ方向の位置決めが行われる。その結果、外周リング１７が低熱伝導材１５に対して摺動することによる磨耗が抑制される構造となっている。そして、お互いの材質が硬いほど磨耗は抑制される。外周リング１７が他の金型部材と同様にステンレス鋼で作製される場合、低熱伝導材１５の硬さが、ビッカース硬さで１００以上であるならば、実用上問題ないことが確認された。したがって、低熱伝導材１５はビッカース硬さが１００以上であることが好ましい。もちろん、外周リング１７を低熱伝導板７及び低熱伝導材１５と同じ材質で作製してもよい。
【００４２】
低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５は、ＡＭＳ（航空宇宙材料規格）４９１１であるＴｉ−６Ａｌ−４Ｖを用いて作製されている。この材料は、５．５０〜６．７５ｗｔ％のアルミニウム、及び３．５０〜４．５０ｗｔ％のバナジウムを含み、残りはチタンという合金材料である。この材料のヤング率は１１３ＧＰａである。厚さは２ｍｍである。
【００４３】
ピット密度４０Ｇｂｉｔ／ｉｎ２のスタンパを用いて、固定金型１及び可動金型２の金型温度、言いかえれば熱媒体温度を同じにした条件で射出成形を行った。そして、所定のピット形状が十分に転写されるときの熱媒体温度を求めた。使用した熱可塑性樹脂はポリカーボネート樹脂であり、成形サイクルは１０秒である。熱媒体温度を５Ｋ刻みに変えて射出成形実験を行った結果、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５を配設しない場合と比較して、熱媒体温度が約１５Ｋ低くても所定のピット形状が得られることがわかった。
【００４４】
低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みは、加工性の確保という観点から、２ｍｍ以上が好ましい。低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みが２ｍｍ以上のときには、金型のキャビティ２０内に注入された樹脂から熱が散逸する初期速度はほぼ一定になる。そして、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みが増すほど低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の熱容量が増す。その結果、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５が冷えにくくなり光ディスク基板の作製時間が長くなる。したがって、低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の厚みは、１０ｍｍ以下であり、好ましくは５ｍｍ以下である。
【００４５】
上記チタン合金には、チタン以外にアルミニウムやバナジウムやモリブデン、鉄、クロムが含有可能である。アルミニウムはクリープ強度を増大させる性質がある。バナジウムやモリブデン、鉄、クロムなどは、ヤング率を増大させたり加工性を改善する性質がある。アルミニウムの含有量は２ｗｔ％〜９ｗｔ％が好ましく、バナジウムの含有量は２ｗｔ％〜１６ｗｔ％が機械的性質及び加工性の観点から好ましい。より好ましくは、アルミニウムの含有量が２ｗｔ％〜７ｗｔ％であり、バナジウムの含有量が２ｗｔ％〜６ｗｔ％である。この場合、十分な機械的性質と加工性とを有する薄い板材が作製できる。アルミニウムが上記の含有量より多すぎるとヤング率が低下し、バナジウムが上記の含有量より多すぎると加工性が低下する。また、アルミニウムもバナジウムも上記の含有量より少ないとそれぞれの効果が生じなくなる。
【００４６】
低熱伝導板材７および１５の表面粗さ（中心粗さ）は、スタンパ６を通じて転写される光ディスク基板表面の平坦性を確保する観点から、０．２μｍ以下であることが望ましい。
【００４７】
低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の表面粗さが中心粗さで０．２μｍより大きい場合、成形された光ディスク基板表面にうねりが転写されて、光ディスク基板のフォーカスやトラッキングの信号品質を劣化させて十分な信号読み出しができなくなる恐れがある。もちろん、低熱伝導材１５の表面粗さは、光ディスク基板中を透過したレーザ光でディスク基板上にデータを記録・消去・再生のいずれかを行う場合にのみ影響するが、光ディスク基板を通さずに反対側から入射するレーザ光でデータを記録・消去・再生のいずれかを行う場合には、低熱伝導材１５の表面粗さはほとんど影響することはない。
【００４８】
第１の実施の形態では、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導要素としての低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。
【００４９】
また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７の内周側面２７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５の外周側面２９と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、圧縮バネ２２により外周リング１７が固定金型１の側に付勢されるために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
【００５０】
そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。
【００５１】
さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の内周側面２７の下端部２６が低熱伝導材１５の外周側面２９に対して常時重なり合っている。つまり、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。
【００５２】
また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００５３】
なお、低熱伝導要素としての低熱伝導材７は、キャビティ２０に直接的に面しておらず、また、摺動して擦れることもないので、必ずしも、低熱伝導要素としての低熱伝導材１５と同じ材料にする必要はないが、同じ材料であってもよい。
【００５４】
また、固定側金型１側の低熱伝導材７とスタンパ６とを同系統の吸引通路Ａで真空に吸引しているが、もちろん、別系統の吸引通路でそれぞれ独立に真空吸引してもよい。
【００５５】
また、熱可塑性樹脂としてポリカーボネート樹脂が使用されているが、ポリオレフィン樹脂やアクリル樹脂やその他の樹脂も使用可能である。
【００５６】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の外周部の詳細断面図を図５に示す。第１の実施の形態のものと比較して、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６の外周側面に延在して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最下面である非係合端部２１より上方に位置している点は共通している。しかしながら、図５では外周リング１７が摺動しても外周リング１７の下端部２６は低熱伝導材１５の非係合端部２１より上方の位置で止まり、低熱伝導材１５と可動側鏡面盤１６とが接合された接合面の位置まで達しない構造になっている。したがって、この場合も、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離する恐れがない。
【００５７】
また、低熱伝導材１５の材質をヤング率が１００ＧＰａ以上にすることで外周リング１７との摺動部が磨耗することによって破損する恐れもない。さらに、第１の実施の形態の場合と同様に、キャビティ２０の外周部分では平坦になっているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００５８】
そして、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の一つの壁面を形成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、圧縮バネ２２により外周リング１７が固定金型１の側に付勢されるために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
【００５９】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の概略断面図を図６に示す。また、金型の外周部分のＸ部の拡大詳細図を図７に示す。
【００６０】
第３の実施の形態のディスク基板成形用金型では、第１の実施の形態と比較して、外周リング１７の固定方法並びに低熱伝導板７及び低熱伝導材１５の固定方法が異なっている。
【００６１】
低熱伝導板７の外周部分の上面には、貫通しないネジ穴４２が設けられている。また、固定側鏡面盤８には、上記ネジ穴４２に適合する位置に貫通穴４１が設けられている。低熱伝導板７は、ネジ３２をネジ穴４２に螺合させることによって、固定側鏡面盤８に対して固定されている。
【００６２】
固定側鏡面盤８の外周部分の下面には、貫通しないネジ穴４４が設けられている。外周リング１７には、上記ネジ穴４４に適合する位置に貫通穴４３が設けられている。外周リング１７は、ネジ３４をネジ穴４４に螺合させることによって、固定側鏡面盤８に対して固定されている。
【００６３】
可動金型２側の低熱伝導材１５の外周部分の上面には、貫通しないネジ穴４６が設けられている。また、可動側鏡面盤１６には、上記ネジ穴４６に適合する位置に貫通穴４５が設けられている。低熱伝導材１５は、ネジ３６をネジ穴４６に螺合させることによって、可動側鏡面盤１６に対して固定されている。
【００６４】
可動金型２側の低熱伝導材１５の外周側面２９の下部には、皿もみ孔４７が設けられている。また、可動側鏡面盤１６には、上記皿もみ孔４７に適合する位置に貫通しないネジ穴４８が設けられている。低熱伝導材１５の外周側面２９は、ネジ３８をネジ穴４８に螺合させることによって、可動側鏡面盤１６に対して埋設固定されている。したがって、外周リング１７の内周側面２７が低熱伝導材１５の外周側面２９と摺動しても、ネジ３８の頭と擦れることがない。
【００６５】
第３の実施の形態のディスク基板成形用金型を用いても、ポリカーボネートやポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を射出成形することで光ディスク基板を作製できる。
【００６６】
第３の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までのピット密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００６７】
低熱伝導材７は、キャビティ２０に直接的に面しておらず、また、摺動して擦れることもないので、必ずしも低熱伝導材１５と同じ材料にする必要はないが、同じ材料であってもよい。
【００６８】
第３の実施の形態の場合、スタンパ６及び低熱伝導材７の外周部分が、外周リング１７の固定用のネジ３４により固定側鏡面盤８に対して固定されているために、必ずしも、吸引通路Ａからスタンパ６を真空に吸引して固定する必要はない。ネジでの取り付け部には座ぐり孔と皿もみ孔を用いたが、これらは入れ替わってもあるいは全く同じであってもよい。
【００６９】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態に係るディスク基板成形用金型の外周部の詳細断面図を図８に示す。第４の実施の形態のディスク基板成形用金型も、固定側鏡面盤８に固定された外周リング１７の内周側面２７に対して、可動側鏡面盤１６に固定された低熱伝導材１５の外周側面２９が摺接する構成をしている。
【００７０】
第４の実施の形態のディスク基板成形用金型は、第３の実施の形態のディスク基板成形用金型と比較して、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６の外周部分に延在して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５の最下面である非係合端部２１より上方に位置している点は共通している。しかしながら、図５では、可動金型２が上下方向に移動しても外周リング１７の下端部２６は低熱伝導材１５の非係合端部２１より上方の位置で止まり、低熱伝導材１５と可動側鏡面盤１６とが接合された接合面の位置まで達しない構造になっている。したがって、この場合も、外周リング１７の下端部２６が摺接している低熱伝導材１５の外周側面２９の範囲内にあるので、低熱伝導材１５が可動側鏡面盤１６から剥離する恐れがない。
【００７１】
また、低熱伝導材１５の材質を１００ＧＰａ以上のヤング率のものにすることで、低熱伝導材１５が外周リング１７に対して摺動する部分において磨耗により破損するという恐れもない。さらに、第１の実施の形態の場合と同様に、キャビティ２０の外周部でも平坦部が確保されているために、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００７２】
そして、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の一つの壁面を形成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。
【００７３】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態のディスク基板成形用金型は、第１の実施の形態から第４の実施の形態のディスク基板成形用金型と比較して、低熱伝導材１５の表面が剛性の高い金属材料で被覆されていることを特徴としている。すなわち、低熱伝導材１５として用いるチタン合金上の鏡面の保守・管理を容易にするために、剛性の高い金属材料で被覆されている。この被覆層は、チタン合金よりも機械的性質が優れていることが望ましく、ヤング率が１５０ＧＰａ以上、好ましくは２００ＧＰａ以上であり、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデン等の金属が好適である。被覆層は、ニッケル、クロム、タングステン、モリブデンの中から選択された少なくとも１つから構成される。被覆方法としては、真空蒸着法やスパッタリング法やメッキ法等がある。メッキ等の表面処理で形成された被覆層は、バルク品よりも硬度が高くなる傾向がある。例えば、バルク品のニッケルのビッカース硬さは表１では１２０であるが、電気メッキしたものでは３００ぐらいになり、無電解メッキしたものでは５００ぐらいになる。さらに、無電解メッキした被覆層を３５０〜４００℃で熱処理すると、９００ぐらいまでビッカース硬さが高くなる。バルク品のクロムのビッカース硬さは通常は４００ぐらいであるが、電気メッキのものでは１０００ぐらいになる。低熱伝導材１５の鏡面性を維持するためには、低熱伝導材１５の上に硬質の被覆層が形成される。被覆層の被覆方法としては電解又は無電解のメッキ処理法が好適であり、また、メッキ処理等で被覆層が形成されたあと、さらに熱処理することが好ましい。
【００７４】
低熱伝導材料１５の表面上に硬質の被覆層を形成した後にバフ等を用いて研磨することにより、被覆層の表面が鏡面に仕上げられる。被覆層の表面粗さは、中心粗さで０．２μｍ以下であることが望ましい。これは、射出成形された光ディスク基板の表面のうねり等を抑制して光の透過や反射に対する影響を少なくすることで、信号品質を向上させるためである。
【００７５】
この第５の実施の形態のディスク基板成形用金型を用いて、例えば、ポリカーボネートやポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を射出成形して、光ディスク基板が作製される。
【００７６】
第５の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までの密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端部である非係合端部２１は、外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００７７】
ここでは、低熱伝導材１５だけに金属被覆層を設けたが、もちろん、低熱伝導板７にこの金属被覆層を設けてもよい。この場合は、熱膨張率が大略同じであることが剥離防止に必要であるから、低熱伝導板７は金属で作製することが望ましい。
【００７８】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態に係るディスク基板成形用金型は、第５の実施の形態で説明した低熱伝導材１５の金属被覆層の上に、ＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン  diamond-like carbon）の潤滑性薄膜、またはフッ素を含む材料の潤滑性薄膜が設けられている。この結果、低熱伝導材１５と外周リング１７と嵌合する面での摺動時の摩擦係数が減少して両者の耐久性が向上するという効果がある。また、低熱伝導板７又は低熱伝導材１５の表面上にＤＬＣ（ダイヤモンド状カーボン  diamond-like carbon）の薄膜またはフッ素を含む材料の薄膜を直接設けるようにしてもよい。このように、上述した潤滑性薄膜は、低熱伝導要素としての低熱伝導板７又は低熱伝導材１５の表面上又は金属被覆層の表面上に設けることができる。
【００７９】
もちろん、第６の実施の形態でも、金型内のキャビティ２０の上下に低熱伝導板７及び低熱伝導材１５をそれぞれ設けているので、金型温度を調節するための熱媒体温度をあまり高くする必要がない。その結果、今までのピット密度のものと同程度の時間で成形可能であり、かつ、面振れや反りも変わらないで高ピット密度の光ディスク基板を作製することができる。また、光ディスク基板の外周側面を画定する外周リング１７がキャビティ２０の下面を構成する低熱伝導材１５と嵌合する構造をしている。したがって、溶融樹脂を充填したときに樹脂充填圧力が型締圧力に勝って金型が少し開いたとしても、外周リング１７が固定金型１の上に固定されているために、キャビティ２０内に隙間が形成されることはない。したがって、光ディスク基板の外周側面に、バリが発生することはない。そして、摺動する外周リング１７と接する低熱伝導材１５は十分な機械的性質を持った部材から構成されているので、低熱伝導材１５の摺接面２４が磨耗することによって低熱伝導材１５が破損するという恐れもない。さらに、低熱伝導材１５の外周側面２９の最下端である非係合端部２１は外周リング１７の下端部２６よりも下方に位置して、外周リング１７の下端部２６が低熱伝導材１５に対して常時重なり合っているので、低熱伝導材１５の側面がまくり上がって可動側鏡面盤１６から剥離する恐れもない。また、フリーな平坦部分がキャビティ２０の外周部分まで延在しているため、射出成形された光ディスク基板では、微小な凹凸ピットや溝が可能な限り外周部分まで形成されている。
【００８０】
第１の実施の形態や第２の実施の形態では、真空吸引することにより低熱伝導板７や低熱伝導材１５を、固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定している。また、第３の実施の形態と本第４の実施の形態では、ネジ止めすることにより、低熱伝導板７や低熱伝導材１５を固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定している。真空吸引及びネジ止めの両方で低熱伝導板７や低熱伝導材１５を、固定側鏡面盤４や可動側鏡面盤１６という基金型に固定するようにしてもよい。
【００８１】
本実施の形態ではスタンパを固定側金型に設置する場合を示したが、もちろん、スタンパを可動側金型に設置するようにしてもよい。
【００８２】
本実施の形態では、射出成形品が光ディスク基板である場合について説明したが、あらゆるディスク形状のものに適用可能である。
【００８３】
また、上記各実施の形態では、金型の外部で熱可塑性樹脂を溶融させたあと溶融樹脂を金型内に注入する射出成形品について記述したが、加熱された金型の内部で熱可塑性樹脂を溶融させたあと固化させる圧縮成形品にも適用可能である。そして、本発明に係る金型を用いる製造方法は、本願の請求の範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明に係るディスク基板成形用金型およびディスク基板の製造方法は、熱可塑性樹脂を金型で成形して光ディスク基板等を得る成形方法に有用である。また、熱可塑性樹脂の表面光沢を出す工法等の用途にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施の形態において用いられる金型の概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態において用いられる金型の外周部分（Ｘ部分）を拡大した断面図である。
【図３】低熱伝導材を設けていない場合を基準にして光ディスク基板への転写が一定になる金型温度を調節する熱媒体温度の低下量と低熱伝導材の熱伝導率との関係を説明する図である。
【図４】金属元素単体におけるビッカース硬さとヤング率との関係を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に用いる金型の概略断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態において用いられる金型の外周部分を拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  固定金型
２  可動金型
３  スプールブッシュ
４  固定側基盤
５  スタンパホルダー
６  スタンパ
７  低熱伝導板
８  固定側鏡面盤
９  固定側突き当てリング
１５  低熱伝導材
１７  外周リング
１８  可動側突き当てリング
２０  キャビティ
２２  圧縮バネ
２４  摺接面
３２  ネジ
４８  ネジ穴
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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