盤基板成形用金屬模具及其製造方法以及盤基板的製作方法

2023-04-28 21:15:01 2

專利名稱：盤基板成形用金屬模具及其製造方法以及盤基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及構成磁碟等盤狀記錄媒體的盤基板成形用金屬模具及該金屬模具的製造方法，還涉及用該金屬模具製造的盤基板。
背景技術：
現有技術中，作為計算機的數據存儲裝置，採用將磁碟作為記錄媒體的盤驅動裝置。
作為該盤驅動裝置的記錄媒體的磁碟，是採用在合成樹脂成形的盤基板表面形成磁性膜的磁碟，該磁性膜作為信息信號記錄層。
這種把磁碟用作記錄媒體的盤驅動裝置，通過磁頭沿著內外周方向對旋轉著的磁碟的信號記錄區域進行掃描來實現信息信號的記錄再生。謀求用於這種盤驅動裝置的磁碟隨著記錄容量增大而高密度化。為了對如上所述實現了高密度化和記錄容量增大了的磁碟有效地進行信息信號的記錄和/或再生，必須提高信息信號的傳送速度。為了提高信息信號的傳送速度，必須提高磁碟的轉速以及縮短磁頭跟蹤磁碟的記錄磁軌的時間。
為了提高磁頭的跟蹤速度，採用這樣的盤驅動裝置，即，該盤驅動裝置利用磁碟旋轉產生的動壓，使得磁碟與磁頭之間產生空氣流，在磁頭從磁碟表面懸浮的狀態進行信息信號的記錄和/或再生。
採用這種懸浮型的磁頭，可提高信息信號的傳送速度，提高磁碟的記錄密度，而且，能實現磁碟和磁頭的超壽命化。
為了穩定地進行信息信號的記錄和/或再生，這種從磁碟表面懸浮的磁頭在記錄和/或再生中必須保持穩定的姿勢，必須與磁碟保持一定間隔在磁碟上掃描。即，必須防止因磁頭與磁碟之間間隔的變動而引起磁頭和磁碟間的磁場強度變動。
因此，在採用懸浮型磁頭的盤驅動裝置中，要使磁頭從磁碟表面懸浮約1μm以下的間隔。
使磁頭懸浮進行信息信號的記錄和/或再生的盤驅動裝置中所用的磁碟，必須使磁頭掃描的表面高精度地平滑化。由於磁頭僅從磁碟表面懸浮1μm，所以，如果磁碟表面有微小的凹凸或起伏，則會與磁頭碰撞。其結果，可能會損傷磁頭或磁碟。
作為盤驅動裝置的記錄媒體的、採用合成樹脂制盤基板的磁碟或光碟，提出了形成有表示被記錄的信息信號的記錄磁軌的磁軌圖形，還進一步記錄著信息信號或控制信號的盤。
構成這種磁碟的盤基板101是採用圖1所示金屬模裝置102成形的。該金屬模裝置102備有作為固定側的第1金屬模104和作為可動側的第2金屬模105，第1金屬模104和第2金屬模105彼此合模而構成型腔103，該型腔103構成用於成形盤基板101的成形部。在第1及第2金屬模104、105的構成型腔103的盤成形面一側上，安裝著模壓片106、107。該模壓片106、107用於在由該金屬模裝置102成形的盤基板101的兩面形成磁軌圖形或對應於信息信號或控制信號的凹凸圖形。
在第2金屬模105的外周側面，組裝著環形的外周側金屬模108，該金屬模108用於形成盤基板101的外周側面。在第1金屬模104的中央部，配設著形成噴咀109a的澆道套109和嵌合在該澆道套109外周側的模壓片座110。上述噴咀109a將構成盤基板101的溶融狀合成樹脂材料充填到模腔103中。
在第2金屬模105的中央部，配置衝頭111和進退自由地收容該衝頭111的環形推出部件112。衝頭111用於在型腔103內形成的盤基板101上形成中心孔。
為了使金屬模裝置102在一定的溫度條件下穩定地成形盤基板101，在第1及第2金屬模104及105上設置了溫度調節電路等。
用備有上述構造的金屬模裝置102成形盤基板101時，在將第1及第2金屬模104、105合模固定的狀態，通過澆道套109的噴咀109a向型腔103內充填溶融狀合成樹脂材料。在充填到型腔103內的合成樹脂為半硬化狀態時，將衝頭111伸進型腔103內，在被成形的盤基板101上形成中心孔。然後，將作為可動側的第2金屬模105離開第1金屬模104，進行開模動作，這樣，金屬模裝置102便完成了盤基板101的成形。
在進行開模動作時，附著在第2金屬模105側的盤基板101被推出部件112推壓，將已成形的盤基板101從金屬模裝置102中取出。
在盤基板101成形時，盤基板101的各主面即表面，由配設在金屬模裝置102內的模壓片106、107複製了在這些模壓片106、107上形成的凹凸圖形。
為了高精度地使盤基板101形成一定的厚度，在盤基板101上形成凹凸圖形的模壓片106、107，與第1及第2金屬模104、105的平滑成形面一側對接合模的背面側被研磨加工。
但是，由於在模壓片106、107的表面形成凹凸的圖形，所以在研磨加工其背面時，不容易做到高精度的平滑化，會產生圖2所示的起伏。圖2中，縱軸表示起伏的振幅，橫軸表示盤基板101上以同心圓形式形成的記錄磁軌切線方向的距離。
從圖2可知，在模壓片106、107上產生的起伏，當盤驅動裝置採用的、安裝著磁頭的磁頭滑塊寬度假設為2mm時，在磁頭滑塊寬度範圍產生0.2μm的起伏。
另外，假如在盤基板101的半徑方向任意位置，磁頭滑塊在同心狀記錄磁軌的切線方向轉動約5000μm(5mm)時，則如圖2所示，在5000μm(5mm)的範圍，在盤基板101的厚度方向上，與寬度為2mm的磁頭滑塊相比，產生比較大的200nm凹凸的起伏。
在對盤基板101成形時，安裝在金屬模裝置102上的模壓片106、107上作用著充填到模腔103內的合成樹脂材料的壓力。該壓力使模壓片106、107的形成有凹凸圖形的表面側、背面側產生起伏。其結果，模壓片106、107將凹凸圖形與背面側的起伏一起複製到被成形的盤基板101上。
下面，參照圖3和圖4說明產生在模壓片106、107背面的起伏被複製到盤基板101上的狀態。
在模壓片106、107上未加壓力的狀態時，如圖3所示，在各模壓片106、107背面106b的A、B、C所示位置產生的起伏113，不呈現在各模壓片106、107的表面106a上。
將第1及第2金屬模104、105對接一起進行合模，如圖4所示，當構成盤基板101的合成樹脂材料充填到模腔103內時，該合成樹脂材料的壓力作用到模壓片106、107上。該壓力使模壓片106、107變形，在背面106b的A、B、C所示位置產生的起伏113出現在面臨模腔103一側的表面106a上，並複製到被成形盤基板101上。
下面，參照圖5說明複製了該模壓片106、107的起伏113的盤基板101的表面狀態。
圖5中，縱軸表示起伏113的振幅，橫軸表示在盤基板101上以同心圓形式形成的記錄磁軌切線方向的距離。
圖5中可以看到，在盤基板101上，從半徑方向任意位置磁頭在記錄磁軌切線方向，掃描4000μm的距離時，從2000μm到3000μm的範圍內，對於盤基板101的整體翹曲產生約50nm的突起部分。該突起部分是因模壓片106、107的背面106b的粗糙度即表面粗糙度而在盤基板101上產生的突狀起伏。另外，圖5中，在盤基板101厚度方向形成的約60nm的銳角狀凹部，是構成伺服圖形或磁軌圖形等的凹圖形。
安裝著磁頭部分的寬度為2mm的磁頭滑塊，距磁碟(該磁碟用上述盤基板101構成)的信號記錄面的盤平均面約50nm的間隔懸浮地掃描時，如圖5所示，如果存在有相對於盤基板101整體的翹曲約50nm的突起部分113a時，則磁頭滑塊115碰撞該突起部分113a，使磁頭或磁碟損傷。
在盤基板101成形時，安裝在金屬模裝置102上的模壓片106、107與300℃以上高溫的合成樹脂材料接觸後在半徑方向產生熱膨脹。因此，為了形成在模壓片106、107上形成的盤基板101的記錄磁軌而設置的同心圓狀的正圓上形成的凹凸圖形產生畸變。
下面，參照圖6說明該模壓片106、107畸變的狀態。圖6中，虛線表示模壓片106、107的正常的正圓的記錄磁軌T1，實線示意地表示模壓片106、107相對於中心O變形而畸變的磁軌T2。
模壓片106、107用鎳作材料形成，其重量約50g，約為構成金屬模裝置102的第1及第2金屬模104、105的1/500，其厚度約為1mm。各模壓片106、107僅內周側受到支承而安裝在第1及第2金屬模104、105上。這些模壓片106、107在與充填到模腔103內的300℃以上高溫的溶融合成樹脂材料接觸後，因溫度急劇上升而沿著半徑方向膨脹，在盤基板101成形後被第1及第2金屬模104、105漸漸冷卻而收縮。這時，模壓片106、107如圖6所示，受到與第1及第2金屬模104、105接觸狀態的影響，其熱膨脹及熱收縮不均勻，正圓的記錄磁軌T1按圖6箭頭方向變形，產生畸變。在成形的盤基板101上，被這樣的模壓片106、107複製上因不均勻熱膨脹和熱收縮而畸變的記錄磁軌T2，所以，形成在盤基板101上的記錄磁軌也畸變。
用這種形成有畸變記錄磁軌的盤基板101做成的磁碟，由於伺服圖形或磁軌圖形偏心，所以，在把該磁碟裝在盤驅動裝置中進行信息信號的記錄再生時，磁頭正確地掃描記錄磁軌困難，從而不能以良好特性進行信息信號的記錄再生。
另外，構成盤基板101的合成樹脂材料的熱膨脹係數為50～90×e-6(1/deg)，而因為盤基板101成形所用的模壓片106、107的主要成分是鎳，所以其熱膨脹係數為10×e-6(1/deg)。因此，盤基板101與模壓片106、107的熱膨脹係數不同，在盤基板101成形後，盤基板101及模壓片106、107在冷卻的過程中產生收縮量的差異。因此，在固化了的合成樹脂成形體即盤基板101上，如圖7所示，因熱膨脹係數的差而在與壓片106、107之間分別產生應力F1、F2，這樣，在盤基板101上形成的凹凸圖形121的邊緣部分122產生破損現象。
另外，由於第1及第2金屬模104、105、模壓片106、107和盤基板101各有不同的熱膨脹係數，以及由於第1及第2金屬模104、105與模壓片106、107的接觸狀態，導致熱傳導量或收縮量的不均勻，凹凸圖形121的邊緣部分122的破損更為複雜。
下面參照圖8，對用上述金屬模裝置102成形的盤基板 101，說明在盤基板101上形成的凹凸圖形121的邊緣部分122，由於冷卻固化的盤基板101與第1及第2金屬模104、105之間的熱收縮率的差而造成的破損狀態。
充填到金屬模裝置102的模腔103內用於形成盤基板101的合成樹脂材料的熱膨脹係數是12×e-6(1/deg)。第1及第2金屬模104、105在用不鏽鋼做成時，其熱膨脹係數是12×e-6(1/deg)。因此，在玻化溫度(Tg)℃冷卻固化的盤基板101在冷卻到第1及第2金屬模104、105的溫度時，冷卻固化的盤基板101與模壓片106、107的熱收縮差為(90-12)×e-6，即，可用(Tg-金屬模溫度)℃求出。
而且，成形的盤基板101，如圖8所示，由於形成的凹凸圖形121的邊緣部分122的機械強度比在模壓片106、107上形成的凹凸圖形123的機械強度小，所以，位於盤基板101中心部位的邊緣部122被模壓片106、107破壞，產生微小的突起122a。一旦形成了這種突起122a，當用該盤基板101構成的磁碟裝入盤驅動裝置內，進行信息信號的記錄再生時，磁頭會碰撞到盤基板101的突起部分122a而引起磁頭破損。
此外，安裝在上述金屬模裝置102上的模壓片106、107，是經過從玻璃盤基板製作玻璃原盤的主工序和以該玻璃原盤為基礎的電鑄工序而製成的。在表面被充分研磨過的玻璃盤基板上，例如用旋轉塗敷法等在其表面形成均勻膜厚的感光膠。即，把玻璃盤基板安裝在旋轉臺上處於被驅動旋轉的狀態下並在其表面的中央部滴下液狀的感光膠。滴下的感光膠在離心力作用下在玻璃盤基板表面擴散，形成均勻厚度的感光膠層。再在該玻璃盤基板的感光膠層上，與構成在磁碟上記錄的各種數據的凹凸圖形對應進行曝光，形成凹凸圖形的潛像。這種曝光通過雷射照射實現。在玻璃盤基板的感光膠層形成的潛像，通過感光膠層的顯影處理而顯出，這樣，製造出在表面上形成有凹凸圖形的玻璃原盤。
在玻璃原盤上，在其表面用濺射法或蒸鍍法等進行形成金屬薄膜的導電化處理。再通過將該玻璃原盤作為電極進行電鑄處理，使其表面例如析出預定厚度的鎳，實現鎳盤的製作。通過對該鎳盤再進行電鑄處理而製成的母模，來製作模壓片106、107。
經過上述工序步驟製成的模壓片106、107的主面上呈同心圓狀和/或徑向輻射狀地一體地形成極精密且微小的凹凸部分，這些微小的凹凸部分與凹凸圖形對應，該凹凸圖形與記錄在磁碟上的各數據對應。
可是，安裝了由上述工序製成的模壓片106、107的金屬模裝置102上，雖然設置了對第1及第2金屬模104、105進行溫度調節的溫度調節迴路，但該溫度調節迴路不是直接控制安裝在第1及第2金屬模104、105上的模壓片106、107的。因此，由於沒有對模壓片106、107正確地進行溫度控制，擔心出現以下問題，即，在盤基板101成形時產生熱變形，使這些模壓片106、107在成形的盤基板101上複製出的凹凸圖形的精度降低，另外，在盤基板101上產生翹曲或起伏等。

發明內容
概要本發明的目的是提供盤基板成形用的金屬模裝置和該金屬模裝置的製造方法，該金屬模裝置能成形不產生翹曲或起伏的、極高精度平滑的、由合成樹脂構成的盤基板。
本發明的另一目的是提供盤基板成形用的金屬模裝置和該金屬模裝置的製造方法，用該金屬模裝置成形的盤基板做成的盤，能保護在記錄著信息信號的盤面上掃描的磁頭。
本發明的另一目的是提供盤基板成形用的金屬模裝置和該金屬模裝置的製造方法，用該金屬模裝置能使形成在盤基板上的記錄磁軌形成為保持高精度的正圓。
本發明的另一目的是提供盤基板成形用的金屬模裝置和該金屬模裝置的製造方法，用該金屬模裝置能高精度地在盤基板表面上形成凹凸圖形。
本發明提供的盤基板成形用的金屬模裝置，用於將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板，其特徵在於，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部；在第1和/或第2金屬模的成形面一側上，一體地形成金屬的平滑化層。
上述平滑化層是在第1和/或第2金屬模的成形面上電鍍、濺射或蒸鍍含有從銥、鈦中選擇的至少一種的金屬材料形成的。
本發明提供的盤基板成形用的金屬模裝置，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部；通過在第1金屬模和第2金屬模的至少一方金屬模的成形面一側上，一體地形成金屬的平滑化層後，對平滑化層表面進行研磨而製造的。
用在成形面上一體地形成有平滑化層的第1及第2金屬模成形的合成樹脂制盤基板，在其表面不產生起伏或微小突起等的成高精度地平滑化。
本發明提供的另一盤基板成形用金屬模裝置中，在第1和/或第2金屬模的成形面一側形成有圖形區域，該圖形區域用於在盤基板上形成凹凸圖形。在圖形區域內形成的凹凸圖形，至少包含與成形的盤基板上信息信號對應的凹凸圖形、與控制信號對應的凹凸圖形、表示記錄磁軌的凹凸圖形中的一種。
在第1和/或第2金屬模的成形面一側形成的圖形區域內的凹凸圖形在第1和/或第2金屬模成形面上的金屬層上形成。形成這種凹凸圖形的金屬層，是在第1和/或第2金屬模成形面上用電鍍、濺射、蒸鍍的方法把含有從銥、鈦中選擇出至少一種金屬材料形成的。
另外，本發明的盤基板成形用金屬模裝置配備控制第1和/或第2金屬模溫度的溫度控制機構，該第1和第2金屬模相互對接合模而構成為成形盤基板的成形部。該溫度控制機構在合成樹脂材料冷卻固化時，把上述金屬模的溫度控制為(gT-24)℃以上。這裡，gT是合成樹脂材料的玻化溫度。
溫度控制機構配備冷卻循環路和冷卻裝置，冷卻循環路供在第1和/或第2金屬模上形成的冷卻液流通；冷卻裝置對在該冷卻用循環路中流通的冷卻液進行冷卻。
本發明提供盤基板成形用的金屬模裝置的製造方法，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面上形成圖形區域，該圖形區域用於在被成形盤基板上形成凹凸圖形；這種金屬模裝置的製造方法經下列工序完成，即該金屬模裝置的製造方法由以下工序構成封裝部件嵌合工序、感光膠層塗敷工序、刻紋工序、顯影工序、腐蝕工序、清洗工序和封裝部件取出工序；在封裝部件嵌合工序，對形成圖形區域的至少一方金屬模，將封裝軸嵌合到其中心孔內，使其前端部與上述成形面構成大體上為同一面，並且，將外周封裝部件嵌合在其外周部，使前端面與成形面構成大體上為同一面；在感光膠層塗敷工序，將感光膠塗敷到被外周封裝部件圍住的成形面上，形成感光膠層；在刻紋工序，與盤狀記錄媒體上形成的凹凸圖形等對應地，將光束照射到上述感光膠層上，將該感光膠層的一部分曝光，形成潛像圖形；在顯影工序，將上述感光膠層顯影，在成形面上形成顯現上述潛像圖形的凹凸圖形；在腐蝕工序，通過對上述第1金屬模實施腐蝕處理，與在盤狀記錄媒體上形成的凹凸圖形等對應地在成形面上形成微小的凹部；在清洗工序，從成形面除去感光膠層；在封裝部件取下工序，將上述封裝軸和外周封裝部件從第1金屬模上取下。
另外，在該金屬模裝置的製造方法中，在封裝部件嵌合工序和感光膠層塗敷工序之間，還有金屬膜形成工序和金屬膜研磨工序，在金屬膜形成工序，對在封裝部件嵌合工序中，中心孔被封裝軸嵌合及外周部被外周封裝部件嵌合的至少一方金屬模的成形面上形成金屬膜層，在金屬膜研磨工序，對上述金屬膜層實施研磨處理，形成平滑的感光膠層塗敷面。
本發明的盤基板，用金屬模裝置成形，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，第1金屬模和第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板用的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面一側上，一體地形成金屬平滑化層，向該金屬模裝置的成形部內注入合成樹脂材料而成形為盤基板。該盤基板由於採用在第1和/或第2金屬模成形面一側一體地形成有金屬平滑化層的金屬模裝置成形，所以，磁頭掃描的表面有極高精度的平滑度。
其特徵為在懸浮型磁頭投影到該盤基板表面的投影面積內的突狀起伏高出盤基板平均面的高度比懸浮型磁頭相對於盤基板平均面的懸浮高度低。上述突起的起伏高度為懸浮型磁頭的懸浮高度的80％以下。
另外，本發明的盤基板是盤狀記錄媒體用的盤基板，用金屬模裝置成形，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，第1金屬模和第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板用的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面一側形成圖形區域，該圖形區域用於在被成形盤基板上形成凹凸圖形；由對盤平均面懸浮的磁頭進行信息信號的記錄和/或再生。懸浮型磁頭投影到盤基板表面的投影面積內的突狀起伏高出盤基板平均面的高度比懸浮型磁頭對盤基板平均面的懸浮高度低。
附圖簡單說明圖1是表示本發明之前的盤基板成形用金屬模裝置的主要部分斷面圖。
圖2是說明安裝在金屬模裝置上的模壓片上產生的起伏狀態的圖。
圖3是表示在背面產生了起伏的模壓片與安裝著該模壓片的金屬模的關係的斷面圖。
圖4是說明用安裝著背面產生起伏的模壓片的金屬模裝置成形盤基板的狀態的斷面圖。
圖5是說明用圖4所示金屬模裝置成形的盤基板的表面狀態的圖。
圖6是說明由安裝在金屬模裝置上的模壓片成形的記錄磁軌產生畸變狀態的圖。
圖7是表示模壓片和由該模壓片成形的盤基板的熱收縮狀態的斷面圖。
圖8是表示由在模壓片上形成的凹凸圖形在盤基板上形成的凹凸圖形上形成微小突起的狀態的斷面圖。
圖9是表示本發明的盤基板成形用金屬模裝置的斷面圖。
圖10是表示構成本發明金屬模裝置的金屬模形成狀態的斷面圖。
圖11是表示形成金屬模的金屬模中間體的盤成形面的主要部分斷面圖。
圖12是表示在金屬模中間體的盤成形面上形成金屬膜的狀態的斷面圖。
圖13是表示在金屬模中間體的盤成形面上形成金屬膜狀態的主要部分斷面圖。
圖14是表示組裝著溫度調節機構的本發明金屬模裝置的斷面圖。
圖15是表示在金屬模的盤成形面上形成凹凸圖形的本發明金屬模裝置的斷面圖。
圖16是表示設置有凹凸圖形的金屬模的形成工序的工序圖。
圖17是表示在形成金屬模的金屬模中間體的盤成形面上，形成感光膠層狀態的金屬模中間體的斷面圖。
圖18是表示設置有凹凸圖形的金屬模的斷面圖。
圖19是表示盤成形面狀態的金屬模中間體的斷面圖。
圖20是表示在金屬模中間體的盤成形面上產生偏移的金屬模中間體的主要部分斷面圖。
圖21是說明在金屬模中間體的盤成形面上形成的感光膠層狀態的圖。
圖22是表示在盤成形面上形成的金屬膜上設置有凹凸圖形的金屬模形成工序的工序圖。
圖23是形成設置有凹凸圖形的金屬模的金屬模中間體的斷面圖。
圖24是表示在金屬模中間體的盤成形面上形成全屬膜狀態的主要部分斷面圖。
圖25是表示在金屬膜上形成凹凸圖形的金屬模的斷面圖。
圖26是把在盤成形面上形成了凹凸圖形的金屬模組裝起來並設置溫度調節機構的金屬模裝置的斷面圖。
圖27是表示金屬模控制為(gT-24)℃成形的盤基板的凹凸圖形形狀的圖。
圖28是表示金屬模控制為(gT-10)℃成形的盤基板的凹凸圖形形狀的圖。
圖29是表示金屬模控制為(gT-28)℃成形的盤基板的凹凸圖形形狀的圖。
圖30是表示用圖26所示金屬模裝置成形的盤基板的表面狀態的圖。
圖31是表示在上述盤基板上形成的記錄磁軌狀態的圖。
實施例下面，參照


本發明的盤基板成形用金屬模裝置及該金屬模裝置的製造方法，以及用本發明金屬模裝置製造的盤基板。
首先說明成形盤基板用的金屬模裝置，該盤基板表面具有平坦面，該平坦面上未形成對應於信息信號或控制信號的凹凸圖形。
該金屬模裝置1如圖9所示，配備有作為固定側的第1金屬模4和作為可動側的第2金屬模5。由第1金屬模4和第2金屬模5相互對接合模而構成模腔3，該模腔3構成成形盤基板2的成形部。在第2金屬模5的外周側，組裝著環形的外周側金屬模6，該金屬模6用於形成被成形盤基板2的外周面。
而且，在第1金屬模4的中央部分，通過固位部件9配置形成有噴咀7的澆道套8，該噴咀7用於將構成盤基板2的溶融合成樹脂材料充填到模腔3內。
此外，在第2金屬模5的中央部分，配設著衝頭11和進退自由地收容該衝頭11的環形推擋部件12。衝頭11用於在模腔3內成形的盤基板2上形成中心孔。推擋部件12用於把金屬模裝置1成形後的盤基板2從模腔3中取出。
本發明金屬模裝置1中，在第1及第2金屬模4、5構成模腔3的盤成形面一側上，一體地形成有金屬的平滑化層14、15。這些平滑化層14、15是在第1及第2金屬模4、5的盤成形面上通過電鍍、濺射或蒸鍍金屬材料而形成的。構成該平滑化層14、15的材料，可以採用從銥、鈦中選出至少一種的金屬。
這裡，說明設置有平滑化層14、15的第1及第2金屬模4、5的製造工序。
要為形成這些金屬模4、5，準備好作為金屬模4、5坯材的由不鏽鋼等金屬構成的金屬模坯16。對該金屬模坯16的盤成形面16a側進行高精度地研磨而使其平坦狀。此外在金屬模坯16的中心部分，如圖10所示地，穿設著中心孔17，該中心孔17中配置為安裝澆道套8用的固位部件9或衝頭11。如圖10所示，為了使金屬模坯16的盤成形面16a側平坦化，在該中心孔17內嵌合著封裝軸18。該封裝軸18的嵌合是通過對金屬模坯16加熱後冷卻收縮密配實現的。通過對金屬模坯16加熱，使中心孔17擴徑，能夠容易地將與中心孔17同徑的封裝軸18嵌合到中心孔17內。
封裝軸18由具有與金屬模坯16同等的耐磨性、不容易損傷且堅硬的金屬材料做成，在常溫下其直徑與金屬模坯16的中心孔17的直徑相同。封裝軸18嵌合在中心孔17內，使其前端面18a與金屬模坯16的盤成形面16a為同一面。被加熱的金屬模坯16冷卻，中心孔17縮徑時，封裝軸18被密嵌於該中心孔17內，以防止脫落。更具體地說，封裝軸18安裝到金屬模坯16上時，如圖11所示，在其前端面18a與盤成形面16a之間產生的偏移Δc以及外周面與中心孔17內周面的間隙Δa分別在2μm以下。
在金屬模坯16的外周側，嵌合著環狀的外周封裝部件19。該外周封裝部件19是被加熱後由冷縮配合進行的。即，外周封裝部件19被加熱後，內徑擴大，可容易地嵌合在金屬模坯16的外周側。
外周封裝部件19由具有與金屬模坯16同等的耐磨性、不容易損傷且堅硬的金屬材料做成，在常溫下其內徑與金屬模坯16的外徑相同。外周封裝部件19嵌合在金屬模坯16的外周側，其前端面19a與盤成形面16a成為同一面。外周封裝部件19的嵌合是通過加熱後，再冷卻收縮密配實現的，從而密嵌在金屬模坯16的外周側，可防止脫落。更具體地說，外周封裝部件19安裝在金屬模坯16上時，如圖11所示，其前端面19a與盤成形面16a之間產生的偏移Δd以及內周面與金屬模坯16的外周面之間的間隙Δb分別設定在2μm以下。
這樣通過把封裝軸18嵌合在金屬模坯16的中心孔17內，將外周封裝部件19嵌合在外周側，構成金屬模中間體20。在該金屬模中間體的盤成形面16a所面對的一側，如圖12和圖13所示，在構成第1金屬模4或第2金屬模5時，形成了構成平滑化層14、15的金屬膜21。該金屬膜21，如圖13所示，填滿在金屬模中間體20的盤成形面16a所面對的面上產生的各偏移Δc、Δd及各間隙Δa、Δb，該金屬膜21形成的厚度應足以使金屬模中間體20的盤成形面16a一側平坦化。具體地說，金屬膜21的厚度為5μm至10μm。
金屬膜21由銥或鈦、或者銥合金、鈦合金形成。該金屬膜21是通過電鍍、濺射或蒸鍍銥、鈦或銥合金或鈦合金而形成的。該金屬膜21在金屬模中間體20的盤成形面16a一側形成後，經過研磨其表面高精度平坦化。即，金屬膜21經研磨，使得封裝軸18的前端面18a與盤成形面16a之間產生的偏移Δc以及外周封裝部件19的前端面19a與盤成形面16a之間產生的偏移Δd被校正，使盤成形面16a成為與玻璃盤基板同樣的、無隆起的極高精度的平坦面。具體地說，金屬膜21被研磨到約3μm至5μm的厚度。
而且，金屬模中間體20，通過除去在盤成形面16a一側形成的金屬膜21的不要部分，盤成形面一側形成高精度平滑化的第1或第2金屬模4、5。
金屬膜21的不要部分的除去是通過腐蝕實現的。為了實現該腐蝕，如圖12所示，在金屬膜21的表面塗敷感光膠層22，用紫外線等的光束照射該感光膠層22，使金屬膜21的不要部分曝光。接著，通過腐蝕除去曝光部分，即可將金屬膜21的不要部分除去。然後，通過從金屬模坯16上分別取下封裝軸18和外周封裝部件19，形成第1或第2金屬模4、5。該第1或第2金屬模4、5至少在構成模腔3的盤成形成上包含由金屬膜構成的平滑層14、15。
配備由該工序形成的平滑層14、15的第1及第2金屬模4、5的盤成形面以極高精度地平坦化。
配備上述第1及第2金屬模4、5的金屬模裝置1中，設置控制第1及第2金屬模4、5溫度的溫度控制機構30。如圖14所示，該溫度控制機構30由冷卻用循環路23、24、25和冷卻裝置26、27、28構成。冷卻用循環路供對第1和第2金屬模4、5以及外周側金屬模6穿孔設置而形成的冷卻水或冷卻油等冷卻液流通。冷卻裝置26、27、28用於調節流過這些冷卻用循環路23、24、25的冷卻液的溫度。冷卻裝置26、27、28分別配備有調節冷卻液溫度的溫度調節機構(未圖示)，通過該溫度調節機構使流通第1及第2金屬模4、5及外周側金屬模6的各冷卻液按照預定的溫度獨立地循環。另外，這些冷卻裝置26、27、28通過各冷卻液將第1和第2的金屬模4、5以及外周側金屬模6的溫度分別獨立地控制為(gT-24)℃以上。
這裡所述的gT，是充填在金屬模裝置1內的合成樹脂材料的玻化溫度，例如，當構成盤基板2的材料是非晶聚烯烴時，該合成樹脂的玻化溫度gT是138℃，所以，第1和第2的金屬模4、5以及外周側金屬模6的溫度被控制為114℃。即，第1和第2的金屬模4、5以及外周側金屬模6，在注入和充填的合成樹脂材料冷卻固化時，其溫度分別控制在114℃以上。
這樣，通過第1和第2的金屬模4、5以及外周側金屬模6的溫度受到控制，所以，在成形後的盤基板2上能夠成形不產生成形畸變等畸變。
只要溫度控制機構能將模腔3的周邊控制為(gT-24)℃以上的溫度，則溫度控制機構30隻設置在第1和第2的金屬模4、5上或其中的任何一方的金屬模4、5上便行了。
圖14所示的金屬模裝置1中，在衝頭11的中心部分配置可進退的頂杆11a，該頂杆11a用於除去衝頭11衝孔後的碎屑。
為了用備有上述構造的金屬模裝置1成形盤基板2，在將第1和第2金屬模4、5對接合模的狀態下，通過澆道套8的管咀7將溶融狀態的合成樹脂材料充填入模腔3內。在充填入模腔3內的合成樹脂為半硬化的狀態下，將衝頭11向腔3內伸出，在被成形盤基板2上形成中心孔。然後，操作使構成可動側的第2金屬模5離開第1金屬模4，進行開模動作，這樣，由金屬模裝置1成形了盤基板2。因為這時成形的盤基板2是在由形成有平滑層14、15的第1和第2金屬模4、5構成的模腔3內成形的，所以，表面被極高精度地平坦化。另外，在盤基板2成形時，在溫度控制機構30將模腔3周邊的溫度控制為(gT-24)℃以上的狀態下，使成形的盤基板2進行冷卻固化，所以，能夠成形不產生成形畸變等的畸變。
因此，這種情況成形的盤基板2用作為磁碟時，懸浮型磁頭投影在盤基板2表面上的投影面積內的突狀起伏高出於盤基板平均面的高度，低於懸浮型磁頭相對於盤基板平均面的懸浮高度。另外，可抑制突狀起伏的高度為懸浮型磁頭的懸浮高度的80％以下。
上述金屬模裝置1中，是將被成形盤基板2的兩面都成形為高精度平滑面，但在用該盤基板2構成狀記錄媒體時，如果只在一面上形成信號記錄層的情況下，則平滑層14、15也可以只在第1或第2金屬模4、5中的任何一方上形成。這種情況下，未形成平滑面14、15的第1或第2金屬模4、5中的另一方的成形面被研磨成平坦面。
上述實施例中，是以金屬模裝置1為例作了說明，由該金屬模裝置1成形的盤基板，具有表面未形成與信息信號或控制信號對應的凹凸圖形的平坦面。下面，說明金屬模裝置31的例子，由該金屬模裝置31成形的盤基板，其表面形成與信息信號或控制信號對應的凹凸圖形。
該金屬模裝置31如圖15所示，配備有作為固定側的第1金屬模34和作為可動側的第2金屬模35，該第1金屬模34和第2金屬模35相互對接合模而構成模腔33，該模腔33構成用於成形盤基板32的成形部。在第2金屬模35的外周側，組裝著用於形成盤基板32外周面的環狀外周側金屬模36。
而且在第1金屬模34的中央部分，通過固位部件39配置著形成有噴咀37的澆道套38，上述噴咀37用於將構成盤基板32的溶融狀合成樹脂材料充填到模腔33內。
在第2金屬模35的中央部分，配置著衝頭41和環形推擋部件42。衝頭41用於在模腔33內成形的盤基板32上形成中心孔，環狀推擋部件42用於可自由進退地容納衝頭41。該推擋部件42用於把由該金屬模裝置31成形了的盤基板32從模腔33內取出。
第1及第2金屬模34、35構成本發明的金屬模裝置31，在第1及第2金屬模34、35的構成模腔33的盤成形面上，直接形成凹凸圖形44、45，該凹凸圖形44、45用於在盤基板32上成形凹凸圖形，該盤基板上成形的凹凸圖形構成與用該盤基板32形成的磁碟上記錄的信息信號或控制信號對應的凹凸圖形或記錄磁軌。這些凹凸圖形44、45是將微小突起形成為同心圓狀或螺旋狀、或從內周側向外周側呈輻射狀而構成的，上述微小突起具有數10nm至數100nm的間距、大小及深度。
下面，參照圖16的工序圖，說明在盤成形面上直接形成凹凸圖形44、45的第1及第2金屬模34、35的製造工序。
為了形成這些金屬模34、35，準備了作為這些金屬模34、35的坯材的不鏽鋼等金屬做的金屬模坯46。如圖16所示，在步驟1(S1)的金屬模製造工序，通過機加工方式對該金屬模坯46作為金屬模所必需的結構進行加工。這時，金屬模坯46的盤成形面46a側經高精度地研磨而平坦化。在金屬模坯46的中心部分，如圖17所示地穿孔設置中心孔47，該中心孔47中配備用於安裝澆道套38的固位部件39或衝頭41。如圖17所示，。為了將金屬模坯46的成形面46a一側平坦化，在該中心孔47內嵌合著封裝軸48。該封裝軸48的嵌合是將金屬模坯46加熱後由冷卻收縮緊配實現的。
為了進行該封裝軸48的嵌合，如圖16所示，在步驟2(S2)的金屬模加熱工序對金屬模坯46加熱，中心孔47因金屬模坯46被加熱而擴徑。接著，如圖17所示，在步驟3(S3)的封裝軸嵌合工序，將封裝軸48嵌合到中心孔47內。這時，由於金屬模坯46被加熱，中心孔47擴徑，所以，能容易地將與中心孔47同徑的封裝軸48嵌入。
這裡，封裝軸48由具有與金屬模坯46相當的耐磨性、不容易損傷且堅硬的金屬材料做成，在常溫下其直徑與金屬模坯46的中心孔47直徑相同。封裝軸48嵌合在中心孔47內使其前端面48a與金屬模坯46的盤成形面46a構成為同一面。通過被加熱的金屬模坯46冷卻，使得中心孔47縮徑，所以封裝軸48被密嵌於該中心孔47內。因此防止了脫落。
更具體地說，封裝軸48安裝在金屬模坯46上時，其前端面48a與盤成形面46a之間產生的偏移在2μm以下。
接著，在金屬模坯46的外周側，如圖17所示地嵌合環狀的外周封裝部件49。該外周封裝部件49的嵌合是在其被加熱後由冷卻收縮緊配實現的。即，外周封裝部件19在圖16所示步驟4(S4)的外周封裝部件加熱工序被加熱。外周封裝部件49被加熱後，內徑擴大，因此可容易地嵌合到金屬模坯46的外周側。
外周封裝部件49由具有與金屬模坯46相當的耐磨性、不容易損傷且堅硬的金屬材料做成，在常溫下其內徑與金屬模坯46的外徑相同。外周封裝部件49由圖16所示步驟5(S5)的外周封裝部件嵌合工序嵌合在金屬模坯46的外周側，使其前端面49a與盤成形面46a構成為同一面。外周封裝部件19被加熱後，再冷卻而縮徑，從而密嵌在金屬模坯46的外周側，可防止脫落。更具體地說，外周封裝部件49安裝在金屬模坯46上時，在其前端面49a與盤成形面46a之間產生的偏移在2μm以下。
這樣把封裝軸48嵌合在金屬模坯46的中心孔47內，通過將外周封裝部件49嵌合在外周側，構成金屬模中間體50。該金屬模中間體50，由於中心孔47被封裝軸48阻塞，成形面46a一側平坦化，由於外周側被外周封裝部件49嵌合而直徑擴大。即，構成了成形金屬模中間體50，使得對帶中心孔47的環狀金屬模坯46而言在整個成形面46a上平坦化，而且在被成形盤基板32上形成的數據記錄區域具有足夠的面積。
接著，在圖16所示步驟6(S6)的光敏感光膠層塗敷工序，如圖17所示地在成形金屬模中間體50的成形面46a一側形成感光膠層52。該感光膠層52的形成是通過將成形金屬模中間體50放在未圖示的旋轉臺上，在旋轉的狀態下將液狀感光膠滴下到其表面中央部而實現的。即，向旋轉著的成形金屬模中間體50的表面滴下的感光膠，在離心力作用下沿成形金屬模中間體50的成形面46a向外周側擴散。如上所述，由於成形金屬模中間體50的成形面46a依靠封裝軸48平坦化，並且依靠外周封裝部件49大徑化，所以感光膠沿著該成形面46a的整個面以均勻狀態擴散，構成感光膠層52。感光膠層52在中心孔47的周圍或形成數據記錄區域外周側的外周側上不形成隆起部分，而以大體均勻的厚度形成。
成形金屬模中間體50的成形面46a上形成的感光膠層52，在圖16所示步驟7(S7)的雷射刻紋工序曝光，形成凹凸圖形的潛像。該雷射刻紋工序，是對應於構成信號記錄部的凹凸圖形進行雷射的照射，使感光膠層曝光，形成凹凸圖形潛像的工序，上述信號記錄部分用於由盤基板32構成的磁碟上記錄各種信息信號。接著，在步驟8(S8)的顯影工序，通過感光膠層52的顯影處理，該凹凸圖形的潛像顯現出來，在成形金屬模中間體50的盤成形面46a上形成的感光膠層52上，形成凹凸圖形44、45。
由於感光膠層52在金屬模坯46的盤成形面46a上，從其中心向外周側的整個面以均勻厚度形成，所以，可以依靠照射的雷射精密且可靠地曝光。因此，在金屬模坯46上，可防止因曝光不足等引起與預先記錄的信息信號對應的凹凸的失落，即可防止圖形的遺漏或產生形狀不完全的圖形等。
對感光膠層52進行雷射照射而實施凹凸圖形潛像的成形金屬模中間體50上，在圖16所示步驟9(S9)的腐蝕工序實施腐蝕。即，對實施凹凸圖形潛像的感光膠層52的成形金屬模中間體50的成形面46a進行腐蝕處理。通過該腐蝕處理而除去了感光膠層52的成形面46a上，直接形成了精密的凹凸圖形44、45。接著，在圖16所示步驟10(S10)的清洗工序，將殘留在成形金屬模中間體50的盤成形面46a上的感光膠層52除去。
在成形金屬模中間體50上，通過上述工序在成形面46a上形成精密的凹凸圖形44、45，再通過圖16所示步驟11(S11)的封裝軸、外周封裝部件取下工序，將封裝軸48和外周封裝部件49從金屬模坯46中取下，這樣，可得到圖18所示的第1或第2金屬模34、35。因此得到的第1或第2金屬模34、35分別完成。即，第1及第2金屬模34、35，如圖18所示，從其中心孔47的外周到外周側附近的整個區域，直接形成刻入的精密凹凸圖形44、45。這些第1及第2金屬模34、35，如上所述，在第2金屬模的外周側組合外周側金屬模36，分別在未圖示的金屬模安裝板上組裝，構成金屬模裝置31，於是把該金屬模裝置31安裝在盤基板成形機上。
可是，上述實施例的第1及第2金屬模34、35，如上所述，是採用由金屬模坯46的中心孔47內嵌合封裝軸48、在外周側嵌合外周封裝部件49構成的金屬模中間體而形成的。在這樣構成的金屬模中間體50的盤成形面46a所面對的一側，如圖19和圖20所示，在封裝軸48的前端面48a與金屬模坯46的中心孔47之間產生間隙和偏移Δe，在外周封裝部件49的前端面49a與金屬模坯46的外周側盤成形面46a之間也產生間隙和偏移Δf。因此，在該成形金屬模中間體50的盤成形面46a上形成的感光膠層52上，在封閉軸48的周圍及金屬模坯46的外周側其厚度不是一定的。圖20中，R表示金屬模中間體50的半徑。
如上所述，感光膠層52是用旋轉塗敷法在成形金屬模中間體50的盤成形面46a上形成的。感光膠在離心力作用下，從盤成形面46a中央部向外周側擴散，所以，如圖21中B所示，感光膠層52的厚度從內周側向外周側漸漸增大。具體地說，感光膠層52的厚度，在盤成形面46a的內周側與外周側之間有100nm程度的差異。
進一步希望構成可使成形表面平坦度更高的盤基板的金屬模裝置。
下面，說明一種配備有金屬模的金屬模裝置，該金屬模裝置成形的盤基板具有更高精度的平坦度，該金屬模裝置能高精度且不變形地在盤基板表面上形成凹凸圖形，並且能在盤基板上形成具有正圓度的記錄磁軌。
該金屬模裝置的第1及第2金屬模，構成該金屬模裝置的盤成形部即模腔，與上述金屬模裝置的金屬模同樣地，直接在盤成形面一側形成凹凸圖形。
下面，參照圖22的工序圖說明製造該金屬模61的工序。
為了形成該金屬模61，要先準備作為金屬模61坯材的不鏽鋼等金屬做成的金屬模坯62。如圖22所示，在步驟1(S1)的金屬模製造工序，通過對該金屬模坯62機加工形成作為金屬模所必需的結構。這時，在金屬模坯62的盤成形面62a一側進行高精度地研磨而平坦化。此外在金屬模坯62的中心部，如圖23所示地穿孔設置中心孔63，該中心孔63中配置用於安裝澆道套38的固位部件39或衝頭41。如圖23所示，為了將金屬模坯62的成形面62a一側平坦化，在該中心孔63內，嵌合著封裝軸64。該封裝軸42的嵌合是將金屬模坯62加熱後通過冷卻收縮密配實現的。
為了進行該封裝軸64的嵌合，如圖22所示，在步驟2(S2)的金屬模加熱工序對金屬模坯62加熱。金屬模坯62被加熱後中心孔63擴徑。接著，如圖23所示，在步驟3(S3)的封裝軸嵌合工序，將封裝軸64嵌合到中心孔63內。這時，由於金屬模坯62被加熱，中心孔63擴徑，所以，能容易地將與中心孔63同徑的封裝軸64嵌入。
接著，如圖23所示，在金屬模坯62的外周側，嵌合環狀的外周封裝部件65。該外周封裝部件65的嵌合是在其被加熱後由冷卻收縮密配實現的。即，外周封裝部件65在圖22所示步驟4(S4)的外周封裝部件加熱工序被加熱。外周封裝部件65被加熱後，內徑擴大，可容易地嵌合在金屬模坯62的外周側。
在圖22所示步驟5(S5)的外周封裝部件嵌合工序，將外周封裝部件65嵌合在金屬模坯62的外周側，使其前端面65a與盤成形面62a構成為同一面。外周封裝部件65被加熱後，通過冷卻縮徑，可密嵌在金屬模坯62的外周側，防止脫落。
這樣將封裝軸64嵌合在金屬模坯62的中心孔63內，將外周封裝部件65嵌合在外周側，構成了金屬模中間體66。由於該金屬模中間體66的中心孔63被封裝軸64填塞，所以盤成形面62a一側平坦化，由於外周側被外周封裝部件65嵌合而大徑化。
而且，在將封裝軸64嵌合到金屬模坯62上時，如圖24所示，在封裝軸64的前端面64a與盤成形面62a之間產生偏移Δg。另外，在封裝軸64的外周面與中心孔63的內周面之間產生間隙Δh。在將外周封裝部件65嵌合到金屬模坯62上時，如圖24所示，在外周封裝部件65的前端面65a與盤成形面62a之間產生偏移Δi。在金屬模坯6 2的外周面與外周封裝部件65的內周面之間產生間隙Δj。
當盤成形面62a上產生了這些偏移Δg、Δi或間隙Δh、Δj時，在成形金屬模中間體62的盤成形面62a上形成的感光膠層不能以均勻的厚度形成，從而不能高精度地形成凹凸圖形。
為此，在圖22所示步驟6(S6)的金屬膜形成工序，如圖23和圖24所示地形成金屬膜67，以便修正上述的偏移Δg、Δi或間隙Δh、Δj，使成形金屬模中間體62的盤成形面62a的內外周整個面上平坦化。該金屬膜67的厚度D1為5μm至10μm。金屬膜67是用銥或鈦、銥合金或鈦合金形成的。是用電鍍、濺射或蒸鍍銥或鈦、銥合金或鈦合金的方法形成金屬膜67。
在盤成形面62a上形成的金屬膜67，在圖22所示步驟7(S7)的金屬膜研磨工序被研磨，表面被高精度地平坦化。即，金屬膜67填滿圖24所示各間隙Δh、Δj，修正各偏置Δg、Δi，將盤成形面62a形成為與玻璃盤基板同樣的無隆起的、極高精度地平坦化的表面。金屬膜67的厚度被研磨至3μm至5μm。
接著，對在金屬模中間體66的盤成形面62a一側形成的金屬膜67實施腐蝕，因此，構成金屬模61其中在圖25所示盤成形面62a一側形成凹凸圖形69。上述凹凸圖形69與在盤基板上形成的信息信號或控制信號對應的凹凸圖形相對應。
下面，說明形成該凹凸圖形69的構造。
為了形成該凹凸圖形69，在圖22所示步驟8(S8)的感光膠層塗敷工序，如圖23所示地形成感光膠層68。該感光膠層68是將成形金屬模中間體66放在未圖示的旋轉臺上，在旋轉的狀態將液狀感光膠滴下到其表面中央部而形成的。即，向旋轉著的成形金屬模中間體66的表面滴下的感光膠，在離心力作用下，沿著成形金屬模中間體66的成形面62a向外周側擴散。如上所述，因為成形金屬模中間體66的盤成形面62a由封裝軸64而平坦化，並且由外周封裝部件65而大徑化，所以感光膠沿著該成形面62a的整個面以均勻狀態擴散，構成感光膠層68。感光膠層68在中心孔63的周圍或形成數據記錄區域外周側的外周側，不形成隆起部分，而是形成具有均勻厚度的一層。
在本實施例中形成的該感光膠層68，如圖21中的A所示，在15mm到30mm的區域內，形成具有5nm以內的厚度。
在成形金屬模中間體66的成形面62a上形成的感光膠層68，在圖22所示步驟9(S9)的雷射刻紋工序被曝光，形成凹凸圖形的潛像。該雷射刻紋工序，是與構成信號記錄部分的凹凸圖形對應地進行雷射照射，使感光膠層曝光，形成凹凸圖形的潛像的工序。上述信號記錄部用於在用這裡成形的盤基板構成的磁碟上記錄各種信息信號。接著，在步驟10(S10)的顯影工序，通過感光膠層68的顯影處理，該凹凸圖形的潛像顯現出來，在成形金屬模中間體66的盤成形面62a上形成的感光膠層68上，形成凹凸圖形。
對感光保護層68進行雷射照射而實施了凹凸圖形潛像的成形金屬模中間體66上，在圖22所示步驟11(S11)的腐蝕工序實施腐蝕。即，形成有凹凸圖形潛像的感光膠層68的成形金屬模中間體66的成形面62a上形成的金屬膜67上，進行腐蝕處理。通過該腐蝕處理而除去感光膠層68的金屬膜67上，直接刻入精密的凹凸圖形69。接著，在圖22所示步驟12(S12)的清洗工序，將殘留在成形金屬模中間體66的金屬膜67上的感光膠層68除去。
在成形金屬模中間體66上，通過上述工序在盤成形面62a上的金屬膜67上形成精密的凹凸圖形69，再在圖22所示步驟13(S13)的封裝軸、外周封裝部件取下工序，將封裝軸64和外周封裝部件65從金屬模坯62中取下，這樣，可得到圖25所示金屬模61。在這裡得到的金屬模61，如圖25所示地，從其中心孔63的外周到外周側附近，直接形成刻入了精密的凹凸圖形69。該金屬模61組裝在金屬模裝配板上構成金屬模裝置，隨後該金屬模裝置安裝到盤基板成形機上。
如上所述構成的金屬模61中，一體地在盤成形面62a上形成的金屬膜67填塞盤成形面62a上產生的非常小的孔和/或凹凸，因此使盤成形面高精度平坦化。另外，因為金屬膜67也能夠高精度平坦化地形成，而不允許非常小的孔和/或凹凸部分發生，所以，在該金屬膜67上形成的凹凸圖形以不含產生畸變或微小突起等的高精度形成。因此，用該金屬模61能更高精度地實施盤基板的成形。
備有該金屬模(該金屬模的表面形成有與信息信號或控制信號對應的凹凸圖形)的金屬模裝置也與上述只備有平滑層的金屬模的金屬模裝置同樣地，設置溫度控制機構，在進行金屬模溫度控制的狀態下實施盤基板的成形。
下面說明在上述金屬模裝置31上設置溫度控制機構71的例子。該金屬模裝置31中，採用了在金屬模的盤成形面上直接形成凹凸圖形的上述第1及第2金屬模34、35。
在該金屬模裝置31上設置的溫度控制機構71，如圖26所示，由冷卻用循環路73、74、75和冷卻裝置76、77、78構成。冷卻用循環路73、74、75用於穿孔設置第1和第2金屬模34、35以及外周側金屬模36形成的冷卻水或冷卻油等冷卻液流通。冷卻裝置76、77、78用於調節流過這些冷卻用循環路73、74、75的冷卻液的溫度。冷卻裝置76、77、78分別配備有調節冷卻液溫度的溫度調節機構(未圖示)，通過該溫度調節機構使流通第1及第2金屬模34、35及外周側金屬模36的各冷卻液以預定的溫度獨立地循環。另外，這些冷卻裝置76、77、78通過各冷卻液將第1和第2金屬模34、35以及外周側金屬模36的溫度分別獨立地控制為(gT-24)℃以上。
這裡所述的gT，是充填在金屬模裝置31內的合成樹脂材料的玻化溫度，例如，當構成盤基板32的材料是非晶聚烯烴時，該合成樹脂的玻化溫度gT是138℃，所以，第1和第2金屬模34、35以及外周側金屬模36的溫度被控制為114℃。即，第1和第2金屬模34、35以及外周側金屬模36，在充填的合成樹脂材料冷卻固化時，其溫度被控制為114℃以上。
如果能將模腔33的周邊控制為(gT-24)℃以上的溫度，則溫度控制機構71也可以只設置在第1和第2金屬模34、35或其中的任何一方上。
圖26所示的金屬模裝置31中，在衝頭41的中心部分配置著可進退的頂杆41a，該頂杆41a用於除去衝頭41衝孔後的碎屑。
為了用具有上述結構的金屬模裝置31來成形盤基板32時，將第1和第2金屬模34、35對接合模的狀態，通過澆道套8的噴咀7將溶融狀態的合成樹脂材料充填入模腔33內。在充填模腔33內的合成樹脂為半硬化的狀態，將衝頭41向模腔33內伸出，在被成形盤基板32上形成中心孔。然後，將構成可動側的第2金屬模35離開第1金屬模34，進行開模操作，這樣，金屬模裝置31完成了盤基板32的成形。通過在該成形的盤基板32表面形成磁性膜或保護膜，則可構成作為信息信號記錄媒體的磁碟。
下面，參照圖27、圖28和圖29更具體地說明用配備該溫度控制機構71、控制盤基板32成形溫度的金屬模裝置31成形的盤基板。
圖27、圖28和圖29中，右方表示被成形盤基板的外周側，左方表示盤基板的內周側。
在圖27、圖28、圖29中，縱軸表示由該金屬模裝置31成形的盤基板的厚度(Z)方向的位置，橫軸表示盤基板半徑方向(Y)的位置。此外在圖27、圖28、圖29中，斜線區域表示在成形的盤基板上形成的各凹凸圖形的縱斷面。
圖27表示在充填到模腔33內的合成樹脂材料冷卻固化時，第1及第2金屬模34、35及外周側金屬模36的溫度被控制為(gT-24)℃即114℃時成形的盤基板32。該盤基板32在從第1及第2金屬模34、35上脫模時，在其表面形成的凹凸圖形P1的邊緣部分E1產生的破壞極小。也就是說，通過在第1及第2金屬模34、35上形成的凹凸圖形44、45在盤基板32上形成了具有良好邊緣形狀的凹凸圖形。
圖28表示在充填到模腔33內的合成樹脂材料冷卻固化時，第1及第2金屬模34、35及外周側金屬模36的溫度被控制為(gT-10)℃即124℃時成形的盤基板32。該盤基板32在從第1及第2金屬模34、35上脫模時，在其表面形成的凹凸圖形P2的邊緣部分E2產生的破壞極小。也就是說，通過在第1及第2金屬模34、35上的凹凸圖形44、45在盤基板32上形成了具有良好邊緣形狀的凹凸圖形。
圖29表示在充填到模腔33內的合成樹脂材料冷卻固化時，第1及第2金屬模34、35及外周側金屬模36的溫度被控制為(gT-28)℃即110℃時成形的盤基板32。該盤基板32在從第1及第2金屬模34、35上脫模時，在其表面形成的凹凸圖形P3被損壞，在其邊緣部分E3產生銳角狀的突起Q。
這裡所用的第1及第2金屬模34、35，由於直接形成凹凸44、45，所以不必考慮上述的模壓片的熱收縮產生的影響，只要考慮冷卻固化的合成樹脂材料和第1及第2金屬模34、35及外周側金屬模36的熱收縮即可。
通過把第1及第2金屬模35、35及外周側金屬模36的溫度控制為(gT-24)℃以上的預定溫度，採用上述的金屬模裝置31成形的盤基板32就可以抑制在盤基板32上形成的凹凸圖形邊緣形狀的損壞。因此，採用該金屬模裝置31，可以把形成在第1及第2金屬模34、35上的凹凸圖形44、45高精度地複製到盤基板32上。
可是，採用由上述金屬模裝置31成形的盤基板32構成的磁碟，在安裝著進行信息信號記錄再生的磁頭的磁頭滑塊在記錄再生時，從磁碟表面懸浮的高度例如為50nm時，如下所示，設定了對各項目的懸浮高度變動量的允許值。
即，對盤表面的突起是20nm，對盤表面的起伏是10nm，對由凹凸圖形引起的磁頭滑塊的懸浮量變動是5nm，對盤基板32的翹曲是8nm，對外界幹擾產生的影響是7nm。
由上述金屬模裝置31成形的盤基板32，在盤基板表面產生的局部起伏或突狀起伏高出盤平均面的高度即滑移高度(glideheight)，可抑制到磁頭滑塊相對於盤平均面的懸浮高度即懸浮高度的80％以下。
作為構成內藏於盤驅動裝置磁碟的盤基板，考慮到信息信號的高密度化記錄等，滑移高度希望設定在懸浮高度(flight height)的60％以下。
下面，參照圖30說明用上述圖26所示金屬模裝置31成形的盤基板32的表面狀態。圖30中，縱軸表示在盤基板32的表面產生的突狀起伏的振幅，橫軸表示盤基板32的半徑方向距離。圖30中所示的虛線表示整個盤基板32產生的翹曲。
如圖30所示，在該盤基板32的表面，在半徑方向的任意位置上，沿著同心圓狀形成的記錄磁軌的切線方向4000μm的範圍內，未產生局部的起伏或由突起引起的突狀起伏。因此，寬度2mm的磁頭滑塊以50nm的懸浮量在該盤基板32上掃描時，可防止其與盤基板32的表面接觸。
此外，參照圖31說明由盤基板32上複製的凹凸圖形構成的記錄磁軌。圖31中，縱軸表示記錄磁軌的正圓偏移量，橫軸表示對正圓的偏移的高次諧波分量階數。圖31中的實線T1表示用本發明金屬模裝置31成形的盤基板32，圖31中的虛線T2表示用現有技術的圖1所示金屬模裝置102成形的盤基板101。
如圖31所示，用本發明金屬模裝置31成形的盤基板32，其橢圓成分即高次諧波2次分量大幅度減低。即，用本發明金屬模裝置31成形的盤基板32，與用圖1所示金屬模裝置成形的盤基板101相比，高次諧波2次分量大約減低到1/5。
本發明的金屬模裝置31允許在盤基板32上產生的突起起伏的高度抑制在10nm以下，並且允許記錄磁軌的正圓偏差的高次諧波2次分量抑制在1.0μm以下。由該金屬模裝置31成形的盤基板32，磁頭滑塊在盤基板表面投影的投影面積內產生的突狀起伏的滑移高度，此磁頭的懸浮高度低，所以可以切實防止磁頭滑塊與盤表面接觸，可充分確保信息信號的記錄和/或再生操作的可靠性。
本發明的盤基板成型用金屬模裝置，不僅可用於成形構成磁碟的盤基板，也可以用於成形光碟、光磁碟等作為信息信號記錄媒體的盤基板。
產業上利用的可能性本發明的金屬模裝置，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，由第1及第2金屬模對接合模而構成成形盤基板用的成形部，由於在第1及第2金屬模的成形面側，一體地形成金屬的平滑化層，所以，能成形表面高精度平坦的盤基板。
另外，由於在第1金屬模和作為可動側的第2金屬模的成形面側直接形成凹凸圖形，該凹凸圖形至少含有與盤基板上形成的信息信號對應的凹凸圖形、與控制信號對應的凹凸圖形以及表示記錄磁軌的凹凸圖形之中的一種，所以，在盤基板表面不產生局部的起伏或突起，能高精度地把金屬模側的凹凸圖形複製到盤基板上。
權利要求
1.盤基板成形用金屬模裝置，將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板，其特徵在於，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部；在第1和/或第2金屬模的成形面一側上，一體地形成金屬的平滑化層。
2.如權利要求1所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述平滑化層是在第1和/或第2金屬模的成形面上電鍍、濺射或蒸鍍金屬材料而形成的。
3.如權利要求1所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述平滑化層是用含有從銥、鈦中選擇的至少一種金屬做成的。
4.如權利要求1所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述平滑化層具有1μm至15μm的厚度。
5.如權利要求1所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述平滑化層的表面經研磨處理過。
6.盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板，其特徵在於，金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部，在第1和第2金屬模中的至少一方金屬模的成形面上，一體地形成金屬的平滑化層，再對該平滑化層的表面進行研磨。
7.如權利要求6所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述平滑化層是在第1和/或第2金屬模的成形面上電鍍、濺射或蒸鍍金屬材料而形成的。
8.如權利要求6所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述平滑化層是用含有從銥、鈦中選擇的至少一種的金屬做成的。
9.如權利要求6所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述平滑化層的厚度為5μm以上，然後經研磨工序研磨至1μm以上的厚度。
10.盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面上，一體地形成金屬的平滑層，其特徵在於，具有封裝部件嵌合工序、金屬膜形成工序、感光膠層塗敷工序、刻紋工序、顯影工序、腐蝕工序、清洗工序、金屬膜研磨工序、封裝部件取下工序；在封裝部件嵌合工序，對上述至少一方金屬模，將封裝軸嵌合到其中心孔內，使前端部與上述成形面大體成為同一面，同時，將外周封裝部件嵌合在其外周部，使前端面構成為大體與上述成形面為同一面；在金屬膜形成工序，在由上述外周封裝部件包圍著的上述成形面上，通過電鍍、濺射或蒸鍍金屬材料而形成金屬膜；在感光膠層塗敷工序，將感光膠塗敷到上述金屬膜上，形成感光膠層；在刻紋工序，將光束照射到上述感光膠層上，使該感光膠層的一部分曝光，形成潛像圖形；在顯影工序，將上述感光膠層顯影，在上述成形面上形成顯現上述潛像圖形的圖形；在腐蝕工序，對上述金屬模實施腐蝕處理，除去上述金屬膜的不要部分；在清洗工序，從上述成形面除去感光膠層；在金屬膜研磨工序，研磨上述金屬膜的表面，使其平滑化；在封裝部件取下工序，將上述封裝部件和外周封裝部件從金屬模上取下。
11.如權利要求10所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述封裝軸嵌合工序，是在將金屬模加熱的狀態，將上述封裝軸嵌合到其中心孔內，同時，設定間隙為2μm以下。
12.如權利要求10所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述外周封裝部件的嵌合工序，是在將外周封裝部件加熱的狀態，嵌合到第1金屬模外周部，同時設定間隙為2μm以下。
13.如權利要求10所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，通過上述金屬膜形成工序在成形面上形成的金屬膜，其膜厚取5μm以上，再通過金屬膜研磨工序研磨處理，成為1μm以上的膜厚。
14.盤基板成形用金屬模裝置，將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板，其特徵在於，上述金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模相互對接合模構成為成形盤基板用的成形部；在第1和/或第2金屬模的成形面一側上，形成圖形區域，該圖形區域用於使形成在被成形的盤基板上的凹凸圖形成形。
15.如權利要求14所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，在上述圖形區域上，形成含有與盤基板上形成的信息信號對應的凹凸圖形、與控制信號對應的凹凸圖形以及表示記錄磁軌的凹凸圖形中的至少一種的凹凸圖形。
16.如權利要求14所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，在上述圖形區域內形成的凹凸圖形是用腐蝕法形成的。
17.如權利要求14所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，在上述圖形區域內形成的凹凸圖形是在金屬層上形成的，該金屬層是在第1和/或第2金屬模的成形面上形成的。
18.如權利要求17所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，形成有凹凸圖形的上述金屬層，是將金屬材料電鍍、濺射或蒸鍍到第1和/或第2金屬模成形面上而形成的。
19.如權利要求17所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述金屬層是含有從銥、鈦中選擇的至少一種金屬形成的。
20.如權利要求17所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述金屬層的厚度為1μm至15μm。
21.如權利要求17所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述金屬層的表面經過研磨處理。
22.盤基板成形用金屬模裝置，用於將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板，其特徵在於，配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部；還配備有控制第1和/或第2金屬模溫度的溫度控制機構，該溫度控制機構在合成樹脂材料冷卻固化時，將金屬模溫度控制為(gT-24)℃以上，式中的gT是樹脂材料的玻化溫度。
23.如權利要求22所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，上述溫度控制機構由冷卻循環路和冷卻裝置構成，冷卻循環路供在第1和/或第2金屬模上形成的冷卻液流通；冷卻裝置對在該冷卻用循環路中流通的冷卻液進行冷卻。
24.如權利要求22所述的盤基板成形用金屬模裝置，其特徵在於，在第1和/或第2金屬模的成形面上形成有圖形區域，該圖形區域用於在被成形的盤基板上形成的凹凸圖形的成形。
25.盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面上形成圖形區域，該圖形區域用於在被成形的盤基板上形成的凹凸圖形的成形；其特徵在於，具有封裝部件嵌合工序、感光膠層塗敷工序、刻紋工序、顯影工序、腐蝕工序、清洗工序和封裝部件取出工序；在封裝部件嵌合工序，對上述形成有圖形區域的至少一方金屬模，將封裝軸嵌合到其中心孔內，使前端部與上述成形面大體上成為同一面，並且，將外周封裝部件嵌合在其外周部，使前端面與上述成形面大體上構成同一面；在感光膠層塗敷工序，將感光膠塗敷到由上述外周封裝部件圍住的成形面上，形成感光膠層；在刻紋工序，與形成在盤狀記錄媒體上的凹凸圖形等對應地，將光束照射到上述感光膠層上，將該感光膠層的一部分曝光，形成潛像圖形；在顯影工序，將上述感光膠層顯影，在上述成形面上形成顯現上述潛像圖形的凹凸圖形；在腐蝕工序，對上述第1金屬模實施腐蝕處理，與盤狀記錄媒體上形成的凹凸圖形等對應地，在上述成形面上形成微小的凹部；在清洗工序，從上述成形面除去感光膠層；在封裝部件取下工序，將上述封裝軸和外周封裝部件從第1金屬模上取下。
26.如權利要求25所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述封裝軸嵌合工序，是在把形成有上述圖形區域的至少一方金屬模加熱的狀態下，將封裝軸嵌合到其中心孔，且間隙為2μm以下。
27.如權利要求25所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，上述外周封裝部件嵌合工序，是在將外周封裝部件加熱的狀態下，嵌合到第1金屬模的外周部，且間隙為2μm以下。
28.如權利要求25所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，在上述封裝部件嵌合工序和感光膠層塗敷工序之間備有金屬膜形成工序和金屬膜研磨工序；在金屬膜形成工序，對在封裝部件嵌合工序中、封裝軸被嵌合到中心孔並且外周封裝部件被嵌合到外周部的第1金屬模，在其成形面上形成金屬膜層；在金屬膜研磨工序，對金屬膜層實施研磨處理，形成平滑的感光膠塗敷面。
29.如權利要求28所述的盤基板成形用金屬模裝置的製造方法，其特徵在於，由上述金屬膜形成工序而形成在成形面上的金屬膜層，其膜厚為5μm以上，由上述金屬膜研磨工序研磨成1μm以上的膜厚。
30.一種盤基板，其特徵在於，通過將合成樹脂材料注入金屬模裝置的成形部內而成形，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，第1金屬模和第2金屬模彼此對接合模構成成形盤基板的上述成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面上一體地形成金屬的平滑化層。
31.如權利要求30所述的盤基板，其特徵在於，懸浮型磁頭投影到盤基板表面的投影面積內的突狀起伏高出盤基板平均面的高度，要低於懸浮型磁頭對盤基板平均面的懸浮高度。
32.如權利要求31所述的盤基板，其特徵在於，上述突狀起伏的高度為懸浮型磁頭懸浮高度的80％以下。
33.如權利要求30所述的盤基板，其特徵在於，上述合成樹脂材料，在上述金屬模的溫度被控制在(gT-24)℃以上的狀態下冷卻固化，式中的gT是樹脂材料的玻化溫度。
34.一種盤基板，用金屬模裝置成形，該金屬模裝置配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模，第1金屬模和第2金屬模彼此對接合模構成成形盤基板的成形部，在第1和/或第2金屬模的成形面一側上形成圖形區域，該圖形區域用於形成在被成形的盤基板上的凹凸圖形的成形；由相對於盤平均面懸浮的懸浮型磁頭進行信息信號的記錄和/或再生，其特徵在於，懸浮型磁頭投影到盤基板表面的投影面積內的突狀起伏高出盤基板平均面的高度，低於懸浮型磁頭相對於盤基板平均面的懸浮高度。
35.如權利要求34所述的盤基板，其特徵在於，上述突狀起伏的高度為懸浮型磁頭的懸浮高度的80％以下。
36.如權利要求34所述的盤基板，其特徵在於，上述合成樹脂材料，在上述金屬模的溫度被控制為(gT-24)℃以上的狀態下冷卻固化，式中的gT是樹脂材料的玻化溫度。
全文摘要
本發明提供盤基板成形用的金屬模裝置,它適用於將合成樹脂材料成形為信息信號記錄媒體的盤基板,其特徵在於,配備有作為固定側的第1金屬模和作為可動側的第2金屬模,該第1及第2金屬模彼此對接合模構成為成形盤基板的成形部;在第1和/或第2金屬模的成形面一側上,一體地形成金屬的平滑化層。另外,通過在第1和/或第2金屬模的成形面上直接形成與盤基板上的信息信號等對應的凹凸圖形,能夠形成表面高精度地平坦化、在盤表面不產生局部起伏或突起、高精度地複製金屬模側的凹凸圖形的盤基板。
文檔編號G11B23/00GK1195313SQ9719068
公開日1998年10月7日 申請日期1997年5月9日 優先權日1996年5月10日
發明者佐佐剛, 竹川俊彥, 大柳英樹, 石田武久 申請人:索尼株式會社