(57)【要約】【課題】短時間に作成でき、しかも長寿命のスタンパを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の凸形スタンパは、中央が外周よりも突出した形状の熱伝導性のコア（２）と、表面に凹凸形状が形成されコア（２）の表面に配置された電着層（３）とを設け、電着層（３）の外周がコア（２）に接合部（４）で接続固定されているので、溶融した樹脂材に接触した電着層（３）が膨張すると、コア（２）と電着層（３）の間に隙間が発生する。前記隙間が断熱層として作用する。この凸形スタンパが装着された成形装置において、キャビティの内部の前記樹脂材の圧力が高くなると、前記隙間が無くなって電着層（３）がコア（２）に接触して、コア（２）の前記凹凸形状が成形品に正確に転写される。【選択図】図１
2018069506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央が外周よりも突出した形状の熱伝導性のコアと、
表面に凹凸形状が形成され前記コアの表面に配置された電着層とを設け、前記電着層の外周が前記コアに固定されている、
凸形スタンパ。
【請求項２】
前記コアが鋼材製、前記電着層がＮｉである、
請求項１記載の凸形スタンパ。
【請求項３】
電着層の全周または複数個所が前記コアの下部に固定されている、
請求項１記載の凸形スタンパ。
【請求項４】
成形される成形品の厚さ方向に型開き可能な第１金型と第２金型にて形成されるキャビティに、樹脂材を射出して成形するに際し、
中央が外周よりも突出した形状の熱伝導性のコアの前記第１金型の側の表面に、転写すべき凹凸形状が形成され外周が前記コアの下部に固定された電着層を配置した凸形スタンパを前記第２金型に装着し、
第１金型と第２金型を型閉めして前記キャビティに前記凸形スタンパを挿入し、
第１金型の凹部と前記凸形スタンパの前記電着層の間に溶融した前記樹脂材を射出して前記キャビティの内部圧力が高くなるまでの期間には、前記樹脂材の熱によって前記電着層が膨張して前記コアと前記電着層の間に隙間を発生させ、
前記樹脂材を射出して前記キャビティの内部圧力が高くなる期間には、前記電着層が射出中の前記樹脂材によって押圧されて前記隙間が小さくなって前記樹脂材の熱を、前記コアを介して放熱させる、
成形方法。
【請求項５】
成形される成形品の厚さ方向に型開き可能な第１金型と第２金型にて形成されるキャビティに、樹脂材を射出して成形する成形装置において、前記第２金型に請求項１記載のスタンパを装着した、成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形装置で使用するスタンパに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
成形される成形品の厚さ方向に型開き可能な第１金型と第２金型にて形成されるキャビティに、樹脂材が射出されて前記成形品を成形する成形装置において、表面に凹凸が形成されたスタンパを前記第２金型に装着して、前記スタンパの凹凸を前記キャビティに注入された樹脂材に転写することが行われている。成形品の具体例としては、プリズムの凹凸が形成された導光板、情報を記録した凹凸が形成された光ディスクを挙げることができる。
【０００３】
特許文献１には、光ディスク成形装置が開示されている。一般的なスタンパは、前記成形品の仕上がり厚さ以上の厚肉のＮｉ膜を、金型原盤の表面に電鋳処理によって形成し、これを機械加工した後に金型原盤から離型して、金型入れ子になるスタンパが作成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０２３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このスタンパの作成は、導光板の作成に使用するスタンパも同じである。図８（ａ）〜（ｄ）は、導光板の作成に使用するスタンパ１の一般的な製造工程を示す。
【０００６】
図８（ａ）は金型原盤５の断面を示している。金型原盤５の凹部の内面６に微小凹凸（図示せず）が形成されている。
【０００７】
図８（ｂ）では、金型原盤５の表面にＮｉ膜の厚肉の電着層２３を電鋳処理によって作成する。成形品の仕上がり厚さが１０ｍｍの場合には、電着層２３の肉厚としては１２ｍｍ程度以上の形成が必要であって、この厚肉の電鋳処理には１２０日程度の多大な時間を必要とする。
【０００８】
図８（ｃ）では、金型原盤５の上面５Ａの電着層２３だけを機械加工で除去する。
【０００９】
図８（ｄ）では、金型原盤５の凹部６に残った厚肉の電着層２３の塊を金型原盤５から離型してスタンパ１Ｂが完成する。
【００１０】
図９はこのスタンパ１Ｂを第２金型１２にセットした成形装置を示す。
【００１１】
第１金型１１と第２金型１２との間にキャビティ１３が形成されている。図１０はこの成形装置を運転して得られる成形品１７の大まかな外観を示している。導光板の成形品１７は、中央が外周よりも突出した帽子形の凸形状であって、内面１７Ａにプリズム用の微小凹凸（図示せず）が転写される。
【００１２】
しかし、成形運転を３００００ショット程度繰り返すと、スタンパ１Ｂと第２金型１２との接触面での摩擦が原因で発生したと思われる粉体がスタンパ１Ｂと第２金型１２の間で移動し、その粉体をスタンパ１Ｂと第２金型１２との間に挟みこんだ状態でスタンパ１Ｂに成形圧力が加わることにより、スタンパ１Ｂが部分的に膨れ上がり、スタンパ１Ｂ上にバンプと呼ばれる凸形状が発生し、成形品１７にその凸形状が転写する成形不良が発生する。そのため、所定回数の成形毎にスタンパ１Ｂが必要である。
【００１３】
本発明は、厚肉の電鋳処理が不要で短時間に作成でき、しかも長寿命のスタンパを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の凸形スタンパは、中央が外周よりも突出した形状の熱伝導性のコアと、表面に凹凸形状が形成され前記コアの表面に配置された電着層とを設け、前記電着層の外周が前記コアに固定されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の成形方法は、成形される成形品の厚さ方向に型開き可能な第１金型と第２金型にて形成されるキャビティに、樹脂材を射出して成形するに際し、中央が外周よりも突出した形状の熱伝導性のコアの前記第１金型の側の表面に、転写すべき凹凸形状が形成され外周が前記コアの下部に固定された電着層を配置した凸形スタンパを前記第２金型に装着し、第１金型と第２金型を型閉めして前記キャビティに前記凸形スタンパを挿入し、第１金型の凹部と前記凸形スタンパの前記電着層の間に溶融した前記樹脂材を射出して前記キャビティの内部圧力が高くなるまでの期間には、前記樹脂材の熱によって前記電着層が膨張して前記コアと前記電着層の間に隙間を発生させ、前記樹脂材を射出して前記キャビティの内部圧力が高くなる期間には、前記電着層が射出中の前記樹脂材によって押圧されて前記隙間が小さくなって前記樹脂材の熱が前記コアを介して放熱させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
この構成によると、本発明の凸形スタンパは、コアと電着層との２層構造であるため、電着層は薄肉で済み、従来のような厚肉の電鋳が必要なスタンパに比べて短時間で作成できる構造である。
【００１７】
さらに、前記電着層の外周がコアの下部に接続されている。成形装置のキャビティの内部圧力が高くなるまでの射出の初期には、樹脂材の熱によって電着層が膨張してコアと電着層の間に隙間が発生する。この隙間が断熱層として作用するため、前記樹脂材の温度低下が低減されて前記キャビティの末端にまで迅速に前記樹脂材が拡がる。
【００１８】
前記キャビティの前記樹脂材の内圧が高くなる前記射出の後期には、前記電着層が射出中の前記樹脂材によって押圧されて前記隙間が小さくなって前記樹脂材の熱が前記コアを介して放熱されて、前記電着層に記録されている凹凸形状が正確に転写できて転写率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態のスタンパの（ａ）斜視図と（ｂ）断面図
【図２】（ａ）同スタンパの底面図および（ｂ）別の実施の形態のスタンパの底面図
【図３】（ａ）〜（ｆ）同スタンパの製造工程図
【図４】（ａ）（ｂ）要部の拡大図
【図５】同スタンパを装着した成形装置の断面図
【図６】（ａ）〜（ｃ）成形装置の成形工程図
【図７】（ａ）実施例の転写状態を示す拡大断面図と（ｂ）比較例の転写状態を示す拡大断面図
【図８】（ａ）〜（ｄ）従来のスタンパの製造工程図
【図９】従来のスタンパを装着した成形装置の断面図
【図１０】成形品の斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１（ａ）（ｂ）は本発明のスタンパ１を示す。ここでは、図１０に示した凸形状の導光板の作成に使用するスタンパを示している。光学用部品の一例が導光板である。
【００２２】
コア２の表面に電着層３が配置され、電着層３の端はコア２の下部の例えば図２（ａ）に示したように底部で全周がコア２に接続して固定されている。コア２は、例えば鋼材製で、例えばステンレス鋼である。電着層３は、例えばＮｉ膜である。電着層３は０．５〜２．０ｍｍ程度の薄肉である。電着層３とコア２との接続固定の具体例としては、溶接を挙げることができる。図１（ｂ）と図２（ａ）における符号４が電着層３とコア２との接合部を示す。
【００２３】
図３（ａ）〜（ｆ）はスタンパ１の製造工程を示す。
【００２４】
図３（ａ）は金型原盤５の断面を示している。金型原盤５の材質は、鋼材またはアクリル樹脂（ＰＭＭＡなど）である。金型原盤５の凹部６の内面に微小凹凸（図示せず）が形成されている。この微小凹凸は、例えばピッチ０．０７ｍｍ，深さ０．００７ｍｍである。
【００２５】
図３（ｂ）では、金型原盤５の表面に１．１ｍｍの薄肉の電着層３Ａを、金型原盤５の材質が鋼材製の場合には、電鋳処理によって作成する。金型原盤５の材質がアクリル樹脂製の場合には、電着層３を無電解メッキによって作成する。
【００２６】
図３（ｃ）では、先ず、金型原盤５の上面５Ａおよび凹部６に形成された電着層３Ａの一部を除去して１．０ｍｍの膜厚に機械加工して電着層３Ｂとする。さらに、凹部６にコア２を挿入して図３（ｄ）のようにコア２を内面の電着層３Ｂに押し当てる。そして、コア２の底面２Ａと電着層３Ｂとの境界７に開先８を形成する。図４（ａ）に拡大図を示す。
【００２７】
図３（ｅ）では、電着層３の全周を開先８の部分でコア２に接合部４で溶接して、コア２の上面２Ａの電着層３Ｂを除去する。図４（ｂ）に拡大図を示す。
【００２８】
図３（ｆ）では、金型原盤５の上面５Ａに残った電着層３Ｂを除去し、金型原盤５の凹部６からスタンパ１を離型する。
【００２９】
このスタンパ１を、図５に示すように第１金型１１と第２金型１２で構成される成形装置１０の第２金型１２に装着する。図６（ａ）は樹脂材１５をキャビティ１３に注入する前の状態を示す。ここではキャビティ１３の中央に樹脂材１５を入れるスプル１４が、第１金型１１に形成されている。
【００３０】
第１金型１１のスプル１４からキャビティ１３に２７０〜３００℃の樹脂材１５の注入を開始してキャビティ１３の内部圧力が高くなるまでの期間には、図６（ｂ）に示したように、高温の樹脂材１５がスタンパ１の電着層３に接触することで電着層３が膨張する。
【００３１】
この実施例では、電着層３の外周がコア２に接続固定されているため、電着層３が膨張するとコア２との間に隙間１６が生じる。
【００３２】
そして、前記射出の後期に近付いてキャビティ１３の内圧が５０ＭＰａ〜１０００ＭＰａに高くなってくると、樹脂材１５の圧力によって隙間１６の厚さが小さくなって、遂には、図６（ｃ）に示したように電着層３の全部がコア２に密着する。これによって樹脂材１５の熱がコア２に放熱されて温度が低下する。樹脂材１５が固化した後に型開きすることによって成形品１７を得ることができる。
【００３３】
この成形工程において、樹脂材１５の射出を開始した直後に電着層３が膨張して隙間１６が生じるため、樹脂材１５の射出によって発生するスタンパ１と第２金型１２との間の擦れを低減でき、成形運転を３００００ショット程度繰り返し実施しても、スタンパ１と第２金型１２との接触面での摩擦が原因で発生する粉体の発生が、従来のスタンパ１Ｂを使用した場合と比べて極端に少なく、長期間にわたって成形運転を繰り返し実施できる。そのため、単一のスタンパ１を長期間にわたって繰り返し使用でき、スタンパ１の交換回数を低減できる。
【００３４】
また、スタンパ１の作成の際の電着層３の膜厚が１ｍｍ程度と、薄肉であるため、従来のように厚肉の電着層２３の形成が必要なものに比べて短時間で作成できる。
【００３５】
また、溶融樹脂の注入の途中に生じた隙間１６が断熱層として作用するため、樹脂材１５の熱がコア２へ伝わる放熱が低減される。これによって温度低下が少ない樹脂材１５は、高温度を維持した状態でキャビティ１３の末端に向かって迅速に拡がり、樹脂材１５の射出の後期に、樹脂内圧が高圧になることにより電着層３がコア２に密着して、電着層３の表面に形成されている微小凹凸が正確に成形中の成形品１７に接触し、この状態で樹脂材１５の熱が電着層３を介してコア２に迅速に放熱されて樹脂材１５の温度が急激に低下して硬化する。
【００３６】
図７（ａ）は実施例の転写結果を示す。得られた成形品１７には微小凹凸のプリズム１８を正確に転写できた。ここではプリズム１８の一方の角度が５０°もう一方の角度が８０°であった。成形品１７の端面１７Ｂからの入射光Ｐ１は、成形品１７の内部を導光され、プリズム１８で反射して成形品１７の外周面１７Ｃから出射光Ｐ２が出射する。
【００３７】
図７（ｂ）は比較例の転写状態を示す。この比較例は、樹脂材の射出開始の直後からコア２に放熱させた場合の転写結果を示しており、図示した５０°，８０°に転写されるべき角部１９，２０の転写状態が実線で示す角部１９Ｂ，２０Ｂのように緩やかになる転写不良が発生した。このような転写不良が発生した場合には、成形品１７の外周面１７Ｃからの正常な出射光Ｐ２を期待できない。
【００３８】
なお、上記の実施の形態では電着層３の全周を、図２（ａ）のようにコア２に固定したが、図２（ｂ）のように電着層３の外周の複数個所を均一なピッチでコア２の下部の例えば底部に接続固定することによっても同様の効果を期待できる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態では電着層３の全周を、図２（ａ）のようにコア２の下部の底部に溶接によって固定したが、電着層３の外周の複数個所を、図２（ｂ）のように溶接による接合によって固定しても同様の効果を期待できる。
【００４０】
なお、上記の各実施の形態では電着層３とコア２とを溶接による接合部４で接続固定したが、電着層３とコア２との電着による接合、または電着層３とコア２との接着剤による接合、または電着層３をネジによってコア２にねじ留めすることによって、電着層３とコア２とを接続固定して実施することもできる。
【００４１】
上記の実施の形態のコア２は、第１金型１１の側のコア２の表面が、外周から中央に向かって次第に高くなる単一の凸形状であったが、複数の凸部を有する形状、または単数または複数の凸部とその一部に平面を有する凸形状であっても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は微小凹凸形状を高精度に転写することが必要な成形装置の高性能化に寄与する。
【符号の説明】
【００４３】
１    スタンパ
２    コア
３    電着層
４    接合部
５    金型原盤
６    金型原盤の凹部
８    開先
１０    成形装置
１１    第１金型
１２    第２金型
１３    キャビティ
１４    スプル
１５    樹脂材
１６    隙間
１７    成形品
１７Ａ    成形品の内面
１７Ｂ    成形品の端面
１７Ｃ    成形品の外周面
１８    プリズム
Ｐ１    入射光
Ｐ２    出射光
【図１】
2018069506.tif 000003
【図２】
2018069506.tif 000004
【図３】
2018069506.tif 000005
【図４】
2018069506.tif 000006
【図５】
2018069506.tif 000007
【図６】
2018069506.tif 000008
【図７】
2018069506.tif 000009
【図８】
2018069506.tif 000010
【図９】
2018069506.tif 000011
【図１０】
2018069506.tif 000012