(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型品に微細パターンの凹凸を形成するための微細パターンを表面に有し、金型の固定台に磁力により固定的に取付けられる成形型装置用スタンパを製造するための方法であって、
マスター電鋳型の表面に金属を所定厚みで電着させ、その電着層をマスター電鋳型から離型させる電鋳加工を用いると共に、
前記電鋳加工を２段階にわたって行い、１段階目では、前記マスター電鋳型に対して弱磁性金属又は非磁性金属を電着させ、２段階目では、その電着層の裏面側に鉄又はコバルト又はそれらを含む合金を電着させることにより、弱磁性金属又は非磁性金属からなるスタンパ主部の裏面側に、鉄又はコバルト又はそれらを含む合金からなる磁性金属被膜を有するスタンパを得ることを特徴とする成形型装置用スタンパの製造方法。
【請求項２】
１段階目の電鋳加工後に、電着層の裏面に対し、２段階目の電着金属の密着性を高める処理を行った後、２段階目の電鋳加工を行うことを特徴とする請求項１記載の成形型装置用スタンパの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型の固定台に磁力により固定的に取付けられる成形型装置用スタンパを電鋳加工により製造するようにした成形型装置用スタンパの製造方法に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えば液晶ディスプレイのバックライトを構成する導光板（レンズ）は、透明プラスチックからくさび形薄板状に構成されると共に、その表面に微細パターンの凹凸が形成されている。このような導光板の成形には、転写性の優れた電鋳加工により製作されたスタンパが用いられ、そのスタンパが金型の固定台に取付けられてキャビティを構成するようになっている。
【０００３】
この場合、金型の固定台に対するスタンパの取付構造として、従来では、一般に、スタンパの裏面側にボルト穴を形成し、そのボルト穴に対して固定台側からボルトを締付けるボルト締めが採用されていた。また、別の取付構造として、固定台に、そのスタンパ載置面にて開口する複数個の脱気口及びそれらに連通する脱気ラインを形成し、減圧ポンプ等により前記脱気ラインを減圧してスタンパを吸着保持するようにした、エアーチャックと称される構造も採用されていた。
【０００４】
しかしながら、そのうちボルト締めによるスタンパの取付構造では、ボルト穴を形成するために、スタンパにある程度の厚み（７ｍｍ以上例えば１０ｍｍ）が必要となるため、スタンパが徒に厚肉化し、電鋳加工の工期が長期化して大幅なコスト高となる欠点がある。ちなみに、例えば１ｍｍの肉厚の電鋳加工を行なうには約１０日間かかるのに対し、１０ｍｍの肉厚の電鋳加工を行なうには約３０日間がかかるものとなる。
【０００５】
一方、エアーチャックによるスタンパの取付構造では、比較的薄肉なスタンパであっても取付が可能となるが、金型に脱気ラインを形成したり減圧ポンプを設ける等、設備が比較的大掛かりとなってしまうと共に、スタンパのうち脱気口に位置する部分が局所的に大きな吸引力を受け、微細パターンが歪んでしまう虞がある欠点があった。
【０００６】
そこで、本発明者等は、従来のボルト締めやエアーチャックに代るものとして、スタンパに磁性を付与すると共に、金型の固定台に磁石を設け、磁力によりスタンパを固定することが有効であることを確認した。この場合、磁石によりスタンパが固定台に磁気吸着されて取付けられるので、肉厚の薄いスタンパであっても、固定台に固定することができる。また、固定台の構成としても比較的簡単なもので済むと共に、スタンパの一部が局所的に大きな力を受けることを防止できる。尚、前記磁石としては、構成の簡単化の観点からは永久磁石を採用することが好ましいが、電磁石を採用すれば、磁力（吸着力）の調整を行なうことなども可能となる。
【０００７】
ところが、電鋳加工による上記スタンパの製作には、ニッケル或いは銅などの単一の金属による一元系金属電鋳加工が行なわれることが一般的であったが、そのような弱磁性金属や非磁性金属からスタンパを構成すると、磁気吸着力が不足したり、磁気による固定ができなくなったりする事態を招くことになる。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、金型の固定台に磁力により取付けられるスタンパを、転写性に優れる電鋳加工により製造する方法にあって，強磁性を有するスタンパを良好に製造することができる成形型装置用スタンパの製造方法を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の成形型装置用スタンパの製造方法は、金型の固定台に磁力により取付けられるスタンパを、転写性に優れる電鋳加工により製造する方法にあって、電鋳加工を２段階にわたって行い、１段階目では、マスター電鋳型に対して弱磁性金属又は非磁性金属を電着させ、２段階目では、その電着層の裏面側に鉄又はコバルト又はそれらを含む合金を電着させることにより、弱磁性金属又は非磁性金属からなるスタンパ主部の裏面側に、鉄又はコバルト又はそれらを含む合金からなる磁性金属被膜を有するスタンパを得るところに特徴を有する。
【００１０】
これによれば、スタンパの主部に任意の金属を採用しながらも、その裏面側の被膜によって強磁性を付与することが可能となり、磁力によるスタンパの固定を強力に行なうことができる。尚、磁性金属被膜の材質として、強磁性金属である鉄或いはコバルトを採用することができる。このとき更に、強磁性金属を合金化することによって更なる強磁性が生まれることがスレーターポーリングによって知られており、磁性金属被膜の材質として鉄又はコバルトを含む合金を採用すれば、単一の金属に比べて大きな磁性を有する磁性金属被膜を得ることができ、磁力によるスタンパの固定をより強力に行なうことができる。
【００１１】
また、このとき、１段階目の電鋳加工後に、電着層の裏面に対し、２段階目の電着金属の密着性を高める処理を行った後、２段階目の電鋳加工を行うことができる（請求項２の発明）。これにより、スタンパ主部の裏面側における磁性金属被膜の密着性を高めることができ、効果的となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例えば液晶ディスプレイのバックライトを構成する導光板（レンズ）を成形（インジェクション成形）するための成形型装置用スタンパの製造に適用した一実施例について、図面を参照しながら説明する。尚、前記導光板は、周知のように、透明プラスチックから矩形薄板状に構成されると共に、その表面に、ランプの光を画面全体がほぼ均一な輝度となるように導くための微細パターンの凹凸が形成されている。
【００１３】
図１は、上記導光板を成形するための本実施例に係る成形型装置の要部即ち金型１部分の構成を縦断面にて示している。この金型１は、この場合固定型（下型）２と、この固定型２に対して接離する可動型（上型）３を備えて構成される。そのうち固定型２は、固定側取付板４の上面側に固定側型板５を嵌込んだ状態に取付けて構成されるようになっており、前記固定側型板５は、後述するように、スタンパ２１を、固定台７に固定的に取付けて構成される。
【００１４】
一方、前記可動型３は、可動側取付板８の下面側に受け板９を取付け、その受け板９の下面側に可動側型板１０を嵌込んだ状態に取付けて構成されるようになっている。このとき、前記可動側型板１０と前記スタンパ２１との間に、成型品（導光板）に対応したキャビティ１２が形成されるようになっており、スタンパ２１の表面（キャビティ面）には、成型品（導光板）の表面（下面側）に微細パターンの凹凸を形成するための反転された微細パターンが形成されている。
【００１５】
尚、詳しい図示及び説明は省略するが、この成形型装置には、前記可動型３を上下方向に駆動して型開き，型締めを行なわせる型駆動機構、前記キャビティ１２内に樹脂材料を供給する樹脂注入機構、固定型２及び可動型３の温度調整（加熱）を行なう温度調整機構、キャビティ１２から成型品を取出すための成型品取出機構なども設けられるようになっている。
【００１６】
さて、前記固定側型板５は、スタンパ２１を固定台７に取付けて構成されるのであるが、前記スタンパ２１は電鋳加工により、全体として厚さが０．３〜７ｍｍ例えば１ｍｍの薄板状に形成され、上記のように、その表面（図で上面）に、成型品の表面の微細パターンを反転した微細パターンが形成されている。図３に示すように、本実施例では、このスタンパ２１は、例えば銅等の磁性の弱い金属からなり表面側に微細パターンが形成されたスタンパ主部２１ａの裏面側（吸着面側）に、強磁性金属例えば鉄からなる磁性金属被膜２１ｂを設けて構成されている。尚、スタンパ主部２１ａの厚み寸法は、例えば０．３〜７ｍｍとされ、磁性金属被膜２１ｂの厚み寸法は、例えば０．１〜０．２ｍｍとされている。このスタンパ２１は、後述するような２段階の電鋳加工によって製作されるようになっている。
【００１７】
そして、前記固定台７は、例えば鋼材からなり、その上面部に、前記スタンパ２１がぴったり嵌込まれる凹部が設けられているのであるが、その凹部の底面を構成する部分に、複数個の磁石この場合永久磁石１３が、埋込まれるようにして設けられている。これにて、前記スタンパ２１は、固定台７の凹部に嵌込まれた状態で、それら永久磁石１３の磁力（磁気吸着力）によって固定台７に固定されるようになっているのである。
【００１８】
ここで、前記スタンパ２１の製造方法について、図２を参照して述べる。図２は、電鋳加工を行なう際の様子を概略的に示している。電鋳加工を行なうためには、まず、マスター電鋳型（母型）１４が製作される。このマスター電鋳型１４は、成型品（導光板）と同一の表面形状（微細パターンの凹凸）を有するものとされると共に、その表層部が導電性を有するものとされる。このマスター電鋳型１４を製作する方法としては様々な方法が採用できるが、例えばシリコン基板をレーザ加工すること等により得ることができる。
【００１９】
電鋳加工を行なうにあたっては、図２に示すように、恒温槽１５内に電解液１６を収容し、その電解液１６中に、前記マスター電鋳型１４及び陽極１７，１７を互いに離間した状態で配置する。恒温槽１５内の電解液１６は、所定の温度及びｐＨに保たれるようになっている。そして、電鋳加工は、前記マスター電鋳型１４の導電層を陰極として、陽極１７，１７との間に直流電源を接続し、所要の電流密度となるように直流電流を流すことにより行なわれる。これにより、マスター電鋳型１４の表面に、金属が析出し電着されるようになる。この電鋳加工は、所定厚みの電着が行なわれるまで継続される。
【００２０】
この場合、前記スタンパ２１を製作するための電鋳加工は、２段階に渡って行なわれることになる。即ち、まず、１段階目として、マスター電鋳型に対して銅の電鋳加工を行ない、スタンパ主部２１ａに対応する部分を電着させる工程が実行される。所定厚みの銅の電着が終了したら、電鋳加工を停止しマスター電鋳型を一旦引上げる。そして、そのマスター電鋳型に電着されている銅電着層の裏面に対し、機械的に凹凸を付け、脱脂、化学エッチングを行なう等の、鉄電着の密着性を高める処理を行なった後、磁性金属被膜２１ｂを設けるための２段階目の電鋳加工を行なう。
【００２１】
この２段階目では、電解液１６を次のような成分組成とすることにより、鉄の電鋳加工が行なわれる。
スルファミン酸第一鉄          ３００ｇ／Ｌ
スルファミン酸アンモニウム      ３５ｇ／Ｌ
塩化第一鉄                      ４０ｇ／Ｌ
ほう酸                          １５ｇ／Ｌ
界面活性剤                    ０．５ｇ／Ｌ
【００２２】
これにより、銅電着層（スタンパ主部２１ａ）の裏面側に、鉄金属が電着され、磁性金属被膜２１ｂが形成されるのである。電着が終了すると、前記電着層１８がマスター電鋳型１４から離型される。しかる後、電着層１８の不要部を切削除去したり裏面側を平坦に研削する等の仕上げ加工が実行され、以て、スタンパ２１が得られるのである。このとき、前記電着層１８（スタンパ２１）の表面には、マスター電鋳型１４の表面の微細パターンが、反転して高精度で転写された状態となる。そして、スタンパ２１の裏面側には、鉄製の磁性金属被膜２１ｂが設けられており、このとき、鉄一原子あたりの磁気モーメントは、約２．２μＢで、ニッケルの約４倍の高い磁性を呈するものであり、薄い磁性金属被膜２１ｂであってもマグネットチャックが十分に可能となる。
【００２３】
上記のようにして製作されたスタンパ２１は、上述のように、固定台７の凹部に嵌込まれ、その凹部の底面部分に埋込まれるようにして設けられた永久磁石１３の磁力（磁気吸着力）により、固定台７に取付固定される。このとき、ボルト締めによりスタンパを固定台に取付けるようにしたものと異なり、スタンパ２１にボルト穴を形成する必要はなく、スタンパ２１を肉厚の薄いもので済ませることができる。この結果、スタンパ２１の製作（電鋳加工）を短期間で行なうことができ、スタンパ２１自体を安価に済ませることができる。
【００２４】
また、従来のエアーチャックと称される取付構造とも異なり、スタンパ２１を薄肉としてもその一部が局所的に大きな力を受けて微細パターンが歪んでしまうといった不具合の発生を未然に防止することができ、また、固定台７の構成としても比較的簡単なもので済ませることができる。本実施例では、磁石として永久磁石１３を採用したので、固定台７自体の構成を極めて簡単なもので済ませることができる。そして、本実施例のスタンパ２１によれば、スタンパ主部２１ａに任意の金属を採用しながらも、その裏面側の磁性金属被膜２１ｂによって比較的大きな磁性を付与することができるのである。
【００２５】
尚、上記実施例では、鉄からなる磁性金属被膜２１ｂを設けるようにしたが、強磁性の金属としてはコバルトも採用することができる。また、磁性金属被膜２１ｂを、鉄やコバルトを含む合金から構成するようにしても良い。具体的には、パーマロイ組成（Ｆｅ２０％）のニッケル−鉄合金から構成することができ、このとき、２段階目の電鋳加工は、多元系合金電鋳加工とされる。この場合、電解液１６の成分組成を以下の通りとすることができる。
【００２６】
硫酸ニッケル                  ２５０ｇ／Ｌ
塩化ニッケル                    ４０ｇ／Ｌ
硫酸第一鉄                      ２８ｇ／Ｌ
ほう酸                          ３５ｇ／Ｌ
酸化防止剤                  ０．０５ mol／Ｌ
応力減少剤                        ２ｇ／Ｌ
界面活性剤                    ０．３ｇ／Ｌ
【００２７】
あるいは、電解液１６を下記のような成分組成とすることもできる。
【００２８】
スルファミン酸ニッケル        ３０５ｇ／Ｌ
塩化ニッケル                      ５ｇ／Ｌ
スルファミン酸第一鉄            ３４ｇ／Ｌ
ほう酸                          ３５ｇ／Ｌ
酸化防止剤                  ０．０５ mol／Ｌ
応力減少剤                        ２ｇ／Ｌ
界面活性剤                    ０．３ｇ／Ｌ
【００２９】
これにて、スタンパ主部の裏面側の磁性金属被膜を、パーマロイ組成（Ｆｅ２０％）のニッケル−鉄合金から構成することができる。このパーマロイ組成合金の一原子あたりの平均磁気モーメントは、ニッケルの約２倍にあたるので、大きな磁性を有する磁性金属被膜を得ることができ、磁気吸着力が不足したりすることを防止でき、磁力によるスタンパ２１の固定を強力に行なうことができるのである。尚、合金としては、鉄−ニッケル合金に限らず、コバルト−ニッケル合金等であっても良い。
【００３０】
更に、スタンパ主部をニッケルなどの他の金属から構成しても良いことは勿論である。また、磁石としては永久磁石に限らず、電磁石を採用することも可能であり、これによれば、磁力（吸着力）を調整することも可能となり、例えばスタンパの交換（取外し）時には、磁力をゼロとすることによってその作業を容易に行なうことができる。その他、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、スタンパの厚み寸法や、電解液の成分組成などについても一例を示したにすぎない等、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明にて明らかなように、本発明の成形型装置用スタンパの製造方法によれば、金型の固定台に磁力により取付けられるスタンパを、転写性に優れる電鋳加工により製造する方法にあって、強磁性を有するスタンパを良好に製造することができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すもので、成形型装置の要部構成を示す縦断面図
【図２】電鋳加工の様子を模式的に示す縦断面図
【図３】スタンパの縦断面図
【符号の説明】
図面中、１は金型、２は固定型、３は可動型、５は固定側型板、７は固定台、１２はキャビティ、１３は永久磁石（磁石）、１４はマスター電鋳型、１６は電解液、１８は電着層、２１はスタンパ、２１ａはスタンパ主部、２１ｂは磁性金属被膜を示す。
【図１】
0003548089.tif 000002
【図２】
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【図３】
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