(57)【要約】      （修正有）【課題】平滑なキャビティ面が容易かつ確実に形成されてスタンパによる摩耗粉の発生を抑え、かつセラミックス材による断熱層上に、成型体表面に対応するキャビティ表面を容易に形成できるようにする。【解決手段】キャビティの表面を形成する入れ子は、ステンレス鋼からなる入れ子本体と断熱層２７と封口層２８とから構成されている。この入れ子本体には、その上面に、導光板の長さ及び幅より長い径の四角形状の凹み部２９が形成されており、この凹み部２９内に部分安定化材Y2O3を含有したジルコニアセラミックス粉末を使用し、プラズマ・パウダースプレイ溶射法により断熱材を充填し、研磨して、さらにこの表面にフッ化水素酸でエッチング処理を施し粗面化して断熱層２７を形成する。さらにこの断熱層２７上及びこの断熱層２７の周辺の入れ子本体に、Ni-P無電解メッキからなる封口層２８が約１３０μｍの厚みで形成されている。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の表面に、溶射法によるセラミックからなる断熱層を形成し、この断熱層の表面に封口層を形成したことを特徴とする成型用金型。
【請求項２】
前記断熱層は、ジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウムの少なくとも１種から選ばれたセラミック材で構成された請求項１記載の成型用金型。
【請求項３】
前記断熱層の表面に、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜が形成されている請求項１または請求項２記載の成形用金型。
【請求項４】
前記封口層は、ニッケルを主成分とする被膜から構成されている請求項１または請求項２記載の成形用金型。
【請求項５】
前記断熱層は、ジルコニアで構成された第1の断熱層とその上に積層される酸化クロム、窒化クロム、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも１種から選ばれた材質からなる第２の断熱層から構成された請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の成形用金型。
【請求項６】
金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の表面に、セラミック材からなる板状部材を金属ろうで固着したことを特徴とする成型用金型。
【請求項７】
前記セラミック材からなる板状部材の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜を形成した請求項６記載の成型用金型。
【請求項８】
前記セラミック材からなる板状部材がジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウムの少なくとも１種から選ばれたセラミック材で構成された請求項６または請求項７記載の成型用金型。
【請求項９】
金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の金型表面に、表面を研磨したセラミックからなる板状部材を、その裏面が前記金型表面に対向するように配置し、前記金属表面と板状部材の裏面間に金属ろうを介在させて加熱し、前記金属ろうを溶融させて前記金型と板状部材とを固着することを特徴とする成型用金型の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型用金型、特に、コンパクトディスク（CD）やデジタルバーサタイルディスク（DVD）等の光ディスク用プラスチック基板あるいは、パーソナルコンピュータや携帯電話等に使用される液晶表示装置用またはその他の用途に使用される透明樹脂製の導光板等を形成するために好適な成型用金型及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、CDやDVD等の光ディスク用プラスチック基板は、鋼材等の金属材料で構成された可動側金型及び固定側金型を使用し、これらの金型が組み合わされたとき形成されるキャビテイ内に記録情報に対応するスタンパを配置して、このキャビテイ内にポリカーボネート樹脂等の溶融プラスチックを充填し、冷却、固化後金型から分離して形成される。
【０００３】
しかし、近年、光ディスクの高密度化に伴い、このような光ディスク用プラスチック基板の成型においては、サブミクロンオーダーの情報ピットやレーザー案内溝の精密転写が最重要課題となっている。特に高密度化のために、基板厚みを０．６mm以下の薄型とすると、溶融プラスチック樹脂がスタンパの溝深さに対して十分に転写しにくく転写性が悪い問題がある。このような問題は、前記導光板の成形においても生じ、導光板の表面の光反射面となる微小な凹凸面の形成において、十分な転写性が得られず、良好な反射面が形成されない問題がある。
【０００４】
このような問題を解消するために、スタンパと金型コアとの間に溶射法によってセラミックス材による断熱層を形成した成型金型を使用することが提案されている。（例えば、特許文献１）
この方法によれば、スタンパと金型コアとの間に溶射法によってセラミックス材による断熱層を形成するので、充填直後の溶融樹脂温度が、ゲートに近い基板内周部より低い基板外周部でも、樹脂充填直後のスタンパとの境界面温度が樹脂の熱変形温度を越え、しかも基板内周部と外周部とで同じ温度となり、内、外周部とも良好な転写性を得ることができるが、セラミックスによる断熱層を溶射法によって形成するため、スタンパと接触する断熱層の表面の面精度を出すことが困難であり、表面に空隙などによる凹凸部が形成されやすく、その結果、スタンパとの摺接によって、スタンパの摩耗粉が発生する等の問題が生じた。
【０００５】
また、このようなセラミックス材による断熱層を導光板の反射面面等の成形体表面を形成するキャビティ面として利用する場合には、セラミックス材は、一般的に硬度が大きく、断熱層の表面の微細な加工が難しい問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１４９５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、表面平滑なキャビティ面が容易かつ確実に形成されてスタンパによる摩耗粉の発生を抑えた成型用金型及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また、他の目的としては、セラミックス材による断熱層上に、容易かつ確実に成型体表面に対応するキャビティ表面を形成できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の発明において、金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の表面に、溶射法によるセラミックからなる断熱層を形成し、この断熱層の表面に封口層を形成したことを特徴とする成型用金型とすることにより、
溶射法によるセラミックからなる断熱層の凹凸表面を封口層で被覆して、表面平滑性を改善できるようにしたものである。
【００１０】
本発明の第2の発明は、前記断熱層は、ジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウムの少なくとも１種から選ばれたセラミック材で構成された前記第1の発明記載の成型用金型とすることにより、溶融樹脂のスタンパあるいはキャビティ面からの情報記録部分あるいは導光板の凹凸反射面の転写性が改善される。
【００１１】
本発明の第３の発明は、前記断熱層の表面に、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜が形成されている第１または第２発明記載の成形用金型とすることにより、表面平滑で、スタンパの摩耗を防止して、スタンパによる摩耗粉の発生を抑制することができる。
【００１２】
本発明の第４の発明は、前記封口層は、ニッケルを主成分とする被膜から構成されている第１発明または第２発明記載の成形用金型とすることにより、導光板の凹凸反射面等の微細な凹凸面に対応するキャビティ面を、容易かつ確実に形成可能とすることができる。
【００１３】
本発明の第５の発明は、前記断熱層は、ジルコニアで構成された第1の断熱層とその上に積層される酸化クロム、窒化クロム、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも１種から選ばれた材質からなる第２の断熱層から構成された第１の発明ないし第４の発明のいずれかの1発明に記載の成形用金型とすることにより、断熱層の表面をより平滑とすることができる。
【００１４】
本発明の第６の発明は、金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の表面に、セラミック材からなる板状部材を金属ろうで固着したことを特徴とする成型用金型とすることによって、表面平滑なセラミックス面が容易かつ確実に形成されてスタンパの摩耗粉の発生を抑えることができる成型金型としたものである。
【００１５】
本発明の第７の発明は、前記セラミック材からなる板状部材の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜を形成した第６発明記載の成型用金型とすることにより、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜の良好な耐磨耗性及びセラミックからなる板状部材の表面の表面平滑性の改善により、スタンパの摩耗粉の発生をより抑制することができる。
【００１６】
本発明の第８の発明は、前記セラミック材からなる板状部材がジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウムの少なくとも１種から選ばれたセラミック材で構成された第６の発明または第７の発明記載の成型用金型とすることによって、溶融樹脂のスタンパからの情報記録部分の転写性が改善されると共に、表面平滑でスタンパの摩耗を防止して、スタンパによる摩耗粉の発生を抑制できるようにしたものである。
【００１７】
本発明の第９の発明は、金属材料からなる可動側金型及び固定側金型のキャビテイを構成する少なくとも一方の金型表面に、表面を研磨したセラミックからなる板状部材を、その裏面が前記金型表面に対向するように配置し、前記金属表面と板状部材の裏面間に金属ろうを介在させて加熱し、前記金属ろうを溶融させて前記金型と板状部材とを固着することを特徴とする成型用金型の製造方法とすることにより、セラミックからなる板状部材の表面を面精度よく研磨して容易かつ確実に表面平滑な面を形成できるようにすると共にこのセラミック板状部材を金型表面に確実に固着して、スタンパから転写性の良好な成型物を得ることができるようにしたものである。
【００１８】
本発明者らは、従来公知のスタンパと金型コアとの間に、セラミックスによる断熱層を溶射法によって形成した成型金型は、光ディスク基板用スタンパの内、外周部とも良好な転写性を得ることができるが、セラミックスによる断熱層を溶射法によって形成するため、スタンパと接触するセラミックスの面精度を出すことが困難であり、表面に空隙などによる凹凸部が形成されやすく、その結果、スタンパとの摺接によってスタンパが摩耗されて、スタンパの摩耗粉が発生することを究明し、この究明に基づき、その解決策を検討した結果、
【００１９】
（１）ジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウム等のセラミック粉末を焼結した板状体は、溶射法に比べその表面に間隙が形成されにくく、良好な表面平滑性を有することに着目し、この板状体を金型表面に、銀ろう、金ろう等の金属ろうを用いて固着すると、セラミック製板状体と金属ろう間で金属がセラミックの固着面部分で拡散して強固な接着性を付与し、成型時の加熱温度、加圧力が印加されても十分に固着が維持されていることを見出した。また、
【００２０】
（２）溶射法によって形成されたセラミックスによる断熱層の表面に、水ガラスを塗布するか、無電解メッキ、電気メッキ、プラズマ処理などにより、ニッケル、銅等の被膜を被着して封口層を形成すると、溶射法によって形成されたセラミックス材による断熱層の表面に形成されるセラミック粒子間の間隙が封口されて、良好な表面平滑性が得られることを見出した。
【００２１】
（３）溶射法によって形成されたセラミックスによる断熱層であってもキャビティ面側に断熱機能を有するジルコニアの溶射法による第１の断熱層の上に平坦な被膜を形成しやすい酸化クロム、窒化クロム、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも１種から選ばれた材質からなる溶射法による第２の断熱層を形成しても良好な表面平滑な表面を得ることができる。即ち、ジルコニアの第１断熱層は、鋼鉄製金型との密着性や熱膨張率が鋼鉄製金型とほぼ等しく、成型時の金型の熱膨張や収縮に対応して割れ等の発生を抑えることができ、好適であるが、良好な転写性を得るには、１００μｍ以上の厚みがあればよく、厚みが増すほど転写性が良くなる。しかし、厚みが増すにつれ、転写性が改善される一方、冷却に要する時間も増し成形サイクルも長くなり生産性が低下するため、転写性、生産性のバランスから１０００μｍ以下とするのが良い。このジルコニアによる断熱層は、溶着粒子間に間隙が形成されやすく、そのため、表面には、空隙などによる凹凸が形成されやすく、良好な表面平坦性が得られ難い。一方、酸化クロム、窒化クロム、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素等を原料として、溶射法により形成した被膜は、前記溶融粒子間に間隙が形成されにくく、良好な表面平滑性が得られ易い。これらの特徴を考慮し、ジルコニアの溶射法による第１の断熱層の上に平坦な被膜を形成しやすい酸化クロム、窒化クロム、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素、炭化珪素の少なくとも１種から選ばれた材質からなる溶射法による第２の断熱層を形成すると両者の長所が相乗的に発揮して、良好な転写性と共に、良好な表面平滑性の断熱層が容易に得ることができる。この場合、第２の断熱層は、第１の断熱層と第２の断熱層の合計厚の１／１０から１／２の範囲とすればよい。
【００２２】
さらにこの第２の断熱層上に、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜や水ガラスを塗布するか、無電解メッキ、電気メッキ、プラズマ処理などにより、ニッケル、銅等の被膜を被着して封口層を形成するとさらに表面平滑性が改善され、好ましい。
【００２３】
本発明で使用される可動側金型及び固定側金型は、一般に、超硬合金、ステンレス鋼、炭素鋼、軟鋼等の金属から形成され、プラスチック材の射出成型に好適な金型として使用することができる。
【００２４】
本発明で使用されるセラミック材からなる板状部材は、プラスチックの成型時に、熱伝導率が低く溶融樹脂の固化を遅延させることのできるいわゆる断熱性を有するものであれば良く、特に、ジルコニア、酸化チタン、アルミナ、チタン酸アルミニウムの少なくとも１種から選ばれたセラミック粉末を焼結した厚みが１０mm以下、好ましくは、０．０１〜５mm以下の板状体を使用したときには、前記断熱効果が良好でかつ、スタンパ等による摺接によって、摩耗されることもなく、良好な成型が可能となる。この場合、セラミック粉末としては、ジルコニアに、ジルコニアの結晶構造を安定化させるために、３〜１５モル％のCaO、Y2O3、MgO、SiO2、CeO2の部分安定化材を含有させたセラミックス粉末を使用することが好ましい。
【００２５】
また、本発明で使用されるセラミック材からなる板状部材は、スタンパと摺接した際、スタンパの外面を摩耗しないように、可及的に、表面が平滑であることが望まれるが、この表面平滑性として、表面粗さが、Rmaxで、０．１μｍ以下、好ましくは０．０５μｍ以下が好ましく、前述のセラミック板状体のスタンパ摺接面を研磨によって、前記平滑面に仕上げることができる。
【００２６】
このセラミック板状体のスタンパ摺接面上に、マグネトロンスパッタリング法等でカーボンターゲットを用いてアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜を０．５〜１０μm厚みで形成したときには、その低摩擦性や耐磨耗性等によって、スタンパの摺接時の摩耗を抑制して、良好な結果を得ることができる。
【００２７】
本発明で使用される金属ろうは、前記セラミック材からなる板状部材及び金属材料からなる金型と親和性のあるものが選択され、銀ろう及び金ろうが好適であり、これらのろう材を約１〜５０μm厚で前記板状部材と金型間に形成され、約７００〜１０００℃の溶融温度を有し、この溶融温度以上で加熱処理を行うことによって、前記板状部材と金型とを良好に接合することができる。
【００２８】
本発明でいう溶射法としては、前記セラミック粉末を使用して、窒素ガス、水素ガス、不活性ガス等を電離させて生ずる高温、高速のプラズマジエットに、前記粉末を送り込み、ジエット中で溶融、加速して、金型母材に衝突させて被膜を形成するプラズマ・パウダー・スプレイ法やセラミックの焼結棒を使用し、約３０００℃の酸素−アセチレン火炎中で、溶融し、その溶滴をエアジエット流で加速噴射して被膜を形成するローカイド・ロッド・スプレイ法やセラミック粉末を酸素−アセチレン火炎中で溶融し、ノズル口から燃焼炎の流れにのせて加熱しつつ溶射するサーモ・スプレイ法等が利用でき、このようにして形成されたセラミック材からなる断熱層の表面を研磨し、その研磨面に、水ガラスを塗布するか、無電解メッキ、電気めっき、プラズマ処理などにより、ニッケル、銅、クロム等の被膜を１〜５００μm厚みで被着して封口層を形成することによって、断熱層の表面に形成される空隙を封口して、表面の平滑な面を形成することができる。特に、Ni−P、Ni−Co−P、Ni−Fe−P等のNi成分を主体とする皮膜を無電解メッキにより形成した場合には、鋼鉄製の金型及び溶射法による断熱層との密着性もよく、良好に封口することができると共に、この封口層の表面に、成型体表面の形状に対応するキャビティ表面を形成する場合には、微細な凹凸からなるキャビティ表面を容易かつ確実に形成が可能となるので好ましい。
【００２９】
本発明の成型金型を用いて成型されるプラスチック材料としては、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルホン、アクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等熱可塑性樹脂であれば、いずれも使用できる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明においては、表面平滑なキャビティ面が容易かつ確実に形成されて、スタンパによる摩耗粉の発生を抑えた成型用金型及びその製造方法を提供することができる。
【００３１】
また、セラミックス材による断熱層上にNi−P等のニッケルを主成分とする封口層を形成した場合には、容易かつ確実に成型体表面に対応するキャビティ表面を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下本発明による直径１２０mm、厚み０．２mmのDVDディスク用基板の成型のための成型用金型の一実施例について図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は、本発明による成型用金型を用いて製造されたDVDディスク用基板の記録情報に対応する凹凸部４に相当する部分の拡大断面図であり、DVDディスク基板１の凹凸部４は、ポリカーボネート樹脂で成型され、凹部２の深さHは、約８５nm、凸部３間の間隔W、０．８μmで形成されている。
【００３４】
このようなDVDディスク１に使用されるプラスチックディスク基板１を製造する一実施例の成型用金型及び射出成型装置について、図２及び図３に基づいて説明する。
【００３５】
図２は、金型が閉じられた射出成型装置の概略断面図を示し、４は、DVDディスクの記録情報に対応する凹凸面４を形成する面を内面に有するニッケル材からなるスタンパ、５は、固定側金型、６は可動側金型、７はスタンパ外周ホルダーで、これらの金型は、ステンレス系工具鋼から形成されている。これらの金型を射出成型装置上で組み合わせて閉じられると、成型品、この場合、基板１を成型するキャビテイ８が形成される。キャビテイ８は、固定側金型５に取り付けられたゲート部９及び可動側金型６に上下動自在に取り付けられたゲートカット部材１０に形成されたランナー１２及びスプルー１１とに連通されており、樹脂供給口１３から供給される射出成型用樹脂は、スプルー１１及びランナー１２、ゲート部９を経由してキャビテイ８内に充填される。この樹脂の固化後ゲートカット部材１０が上方に移動して、射出された樹脂をゲートカット部で切断し、その後可動側金型６が移動して金型が開き、成型品が図示されない突き出しピンにより突き出されて基板１が製造される。なお、固定側金型５は、固定側取り付け板１９に、また、可動側金型６は、可動側取り付け板２０に、取り付けられている。前述のスタンパ４は、外周部分をスタンパ外周ホルダー７で、また内周は、スタンパ内周ホルダー１４で保持されて可動金型６上に取り付けられている。
（実施例１）
【００３６】
本発明の特徴部分である可動側金型６部分の構造について、図３に従って説明すると、可動側金型６のキャビテイ面１５に、ジルコニア粉末を焼結して得られ、表面が研磨された約１００μm厚の円盤状板状部材１６が約５０μm厚みの銀ろう１７によって前記キャビテイ面上に固着されている。この場合、セラミックからなる円盤状板状部材１６は、この実施例で示すように、基板１の全面に相当する部分の面積で設けても良いが、基板の凹凸面からなる記録情報部分に相当する部分のみに配置しても良い。
【００３７】
この板状部材の１６の表面には、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜１８が、マグネトロンスパッタリング法等でカーボンターゲットを用いて約３μm厚みで形成されている。この場合、ダイヤモンド状炭素質薄膜１８だけでなく、この薄膜１８と板状部材１６との被着性を改善するため、薄膜１８と板状部材１６との間に、Cr、W、Ti、Si等からなるスパッタリング下地層を形成しても良い。さらに、薄膜１８の摩擦係数を改善するため、フッ素含有のダイヤモンド状薄膜を用いても良い。
【００３８】
この金型部分は、金型６のキャビテイ面１５上に、約７５０℃の融点を有する銀ろう１７を配置し、ジルコニア材からなる円盤状板状部材１６をその表面載置し、加熱炉内で、１０００℃で加熱されて銀ろう１７が溶融され、その後冷却されて銀ろう１７が固化して板状部材１６が可動側金型６に固着される。この場合、前記加熱処理によって、銀ろうの銀成分がジルコニア材からなる円盤状板状部材１６及び金型６の接合面内に拡散して、強固に接合する。
【００３９】
このようにして、固着されたジルコニア材からなる円盤状板状部材１６は、研磨装置で研磨され、その表面を面精度よく、表面平滑に研磨される。その後、この金型部分を、マグネトロンスパッタ装置内に導入して、カーボンをターゲットとして板状部材１６の表面にアモルファスのダイヤモンド状薄膜１８を形成する。このようにして形成された金型部分にスタンパ４を設置して、可動側金型部分を成型装置に組み込む。
【００４０】
このようにして形成されたダイヤモンド状薄膜１８の表面には、ジルコニア粒子間の空隙は、ほとんど認められず、良好な表面平滑性を有すると共に、その表面粗さRmaxは、０．０１μmと良好な表面粗さ及び、０.１と低摩擦係数を示し、１００万回の成型を行ってもスタンパによる摩耗粉の発生は認められなかった。
（実施例２）
【００４１】
前記実施例１において、アモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜１８を省いて同様にして可動側金型部分を作成した。このようにして形成された可動側金型部分の円盤状板状部材１６の表面には、ジルコニア粒子間の空隙は、ほとんど認められず、良好な表面平滑性を有すると共に、その表面粗さRmaxは、０．０２μmと良好な表面粗さ及び、０．０５と低摩擦係数を示し、１０万回の成型を行ってもスタンパによる摩耗粉の発生は認められなかった。
（実施例３）
【００４２】
図４に示すように、可動側金型６のキャビテイ面１５上に、前記プラズマ・パウダー・スプレイ法によって、ジルコニア粉末を使用してジルコニア材からなる断熱層を約１００μm厚みで形成し、この表面を研磨した後、約５０μm厚みで水ガラスからなる封口層２２を形成し、この封口層２２上にスタンパ４を設置した。このようにして形成された封口層２２の表面は、ジルコニア粒子間の間隙が封口されて、良好な表面平滑性を示すと共に、その表面粗さRmaxは、０．０３μmと良好な表面粗さを示し、１０万回の成型を行ってもスタンパによる摩耗粉の発生は認められなかった。
（比較例）
【００４３】
前記実施例３において、封口層２２を除き同様にして、可動側金型部分を作製した。この断熱層の表面には、ジルコニア粒子間の間隙が多数認められ、その表面粗さ、Rmaxは、０．１μmと粗く、１０００回の成型でスタンパの摩耗粉の発生が認められた。
【００４４】
（実施例４）
実施例３において、封口層として、水ガラス膜に代えて、無電解Ni-Pメッキ膜を使用した以外同様にして可動側金型部分を作製した。この封口層の表面は、ジルコニア粒子間の間隙が封口されて、良好な表面平滑性を示すと共に、その表面粗さRmaxは、０．０５μmと良好な表面粗さを示し、１０万回の成型を行ってもスタンパによる摩耗粉の発生は認められなかった。
（実施例５）
【００４５】
図５は、本発明によって形成される導光板２３の平面図、図６は、図５のA−A線上で切断した断面図、図７は、図６のB部の一部を切り欠いた拡大断面図である。
【００４６】
本発明により形成された導光板２３は、ポリカーボネートからなり、後述する成型金型により射出成型して形成される。図５及び図６から明らかなように、長さが４６ｍｍで、幅が３１ｍｍの長方形状で、その表面に段階的に傾斜する反射面２４を有しており、図６の左方から入射される光源（図示せず）からの光線がこの反射面で上方に屈曲反射されるようになっている。この反射面２４は、図７から明らかなように、０．３ｍｍ幅で、図５の幅方向に平行な部分的反射面２４aが、長手方向に向かって、７μｍづつ段階的に下降傾斜しながら１６０面形成されて構成されている。このような反射面２４は、反射効率を上げるためにも、微小な凹凸となる多数の傾斜する部分的反射面２４aが精度良く形成される必要があり、このような微小凹凸を有する反射面２４を、通常の超硬合金、ステンレス鋼、炭素鋼等の金属に、直接Ni―Pメッキ膜を形成しそのメッキ膜に凹凸の成型面が形成された金型を使用した場合には、射出される溶融樹脂が金型形状に精度よく対応した状態で、転写され難く、光学的特性に問題があった。本発明では、このような微小な凹凸面を有する導光板成型体を光学的特性が良好な状態で射出成型可能なように、金型の微小な凹凸面に対応するキャビティ表面と前記金属金型間にセラミックス材からなる断熱層を配して、射出される溶融樹脂が精度よく前記キャビティ表面が転写されるようにすると共に、微小な凹凸面を有するキャビティ表面を容易且つ確実に形成できるようにしたものである。
【００４７】
前記良好な光学的特性を有する導光板を得るために、図８で示される成型用金型を提供しようとするものである。図8は、図２に示すような成型装置の固定金型５または可動金型６の中に組み込まれ、キャビティ８の表面を形成する成型金型の入れ子２５の断面図を示し、この入れ子２５は、ステンレス鋼からなる入れ子本体２６と断熱層２７と封口層２８とから構成されている。この入れ子本体２６には、その上面に、前記導光板の長さ及び幅より長い径で深さが０．５ｍｍの四角形状の凹み部２９が形成されており、この凹み部２９内に、部分安定化材Y２O3を含有したジルコニア（ZrO２）セラミックス粉末を使用し、プラズマ・パウダースプレイ溶射法により断熱材を充填し、研磨して平坦化処理を施し、さらにこの表面にフッ化水素酸でエッチング処理を施し粗面化して断熱層２７を形成する。この場合、入れ子本体２６と断熱層２７の密着性を良くするため、前記凹み部２９の四方の内側面を図8に示すように、θ度傾斜した傾斜面３０とされている。さらにこの断熱層２７上及びこの断熱層２７の周辺の入れ子本体２６に、Ni-P無電解メッキからなる封口層２８が約１３０μｍの厚みで形成されている。ここで、前記傾斜面の角度θは、この実施例では、３０度が採用されているが、１０〜６０度の範囲が好ましく、角度が小さい場合には、断熱層２７の入れ子本体との密着性がわるく、この角度が大きくなるにつれ密着性が改善される。しかし、この角度θが大きくなるにつれ、断熱層厚が薄くなって断熱機能が低下する部分が多くなるので、６０度までの範囲が好ましい。また、この断熱層の厚みは厚いほど断熱機能が良好となるが、厚くなるに従い、溶射法による断熱層の形成に長時間を要することになるので、１００〜１０００μｍ厚みとするのがよい。
【００４８】
さらに、封口層２８の厚みは、前述のように、１μｍ以上の厚みとすることで、断熱層の表面に形成される空隙を封口して、表面の平滑な面を形成することが可能であるが、さらに、この封口層２８の表面をキャビティ表面３３として利用する場合には、切削加工する関係上、ある程度の厚みが必要であり、厚みが厚くなるにつれ、Ni-P無電解メッキ法によるNi-P被膜の形成に長時間を要するので、５００μｍ以下の厚みとすることが好ましい。
【００４９】
この封口層２８は、前記断熱層２７の表面のエッチング処理により、断熱層27との密着性が改善されるとともに、鋼材からなる入れ子本体２６の外周側面に幅（ｈ１）が１００〜５００μｍの広幅の第１段部３１及び幅（ｈ２）が１０〜１００μｍの第１の段部３１より狭幅の第２段部３２を形成し、これらの段部３１及び３２をも被覆する構造とすることにより、断熱層２７及び入れ子本体２６との密着性が良好となり、成型時に封口層２８の剥離や破損を防止することができる。
【００５０】
この封口層２8の表面は、キャビティ表面３３となるが、このキャビティ表面３３は、導光板２３の反射面２４に対応する微細な凹凸面３４が前述の長さ、幅、段差でダイヤモンド工具を使用した切削加工によって形成されている。Ni-Pからなる封口層２８は、セラミックスからなる断熱層２７に比較して加工性が良く、微細な凹凸がダイヤモンド工具を使用した切削加工により、容易に形成することができる。
【００５１】
このような金型を使用し、ポリカーボネートにより、導光板２３を射出成型した結果、光学的特性の良好な導光板２３を容易かつ確実に成型することができた。
（実施例６）
【００５２】
この実施例では、DVD用プラスチック基板を作製するに好適な金型の構造を示すもので、図9の断面図でその構造を示す。この金型は、図2の成型装置の可動金型６に対応するものであり、この金型６は、ステンレス鋼からなる円板状本体３４の上面に少なくともDVDの記録情報部分に相当する幅のドーナッツ状の凹み部３５が形成されており、この凹み部３５内に部分安定化材Y２O3を含有したジルコニア（ZrO２）セラミックス粉末を使用し、プラズマ・パウダースプレイ溶射法により断熱材を充填して第１の断熱層３６を０．４ｍｍ厚みで形成し、続いて、酸化クロム（Cr2O3）粉末を使用してプラズマ・パウダースプレイ溶射法により第2の断熱層３７を第１断熱層３６上に０．１ｍｍ厚みで積層形成し、この第2断熱層３７の表面を研磨して、表面を平滑化する。このようにして形成された第２断熱層３７の表面は、表面粗さRmaxは、０．０３μｍとなり、良好な表面粗さを示した。
【００５３】
さらに、この第２断熱層３７上にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜３８を、マグネトロンスパッタリング法により、３μｍ厚で形成されており、この炭素質薄膜３８の表面粗さRmaxは、０．０１μｍとさらに平滑性が改善されている。
【００５４】
この炭素質薄膜3８上にスタンパ４を配置して、可動側金型部分を成型装置に組み込み、射出成型を行った結果、１００万回の成型を行ってもスタンパによる摩耗粉の発生が認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明による成型用金型を使用して、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク用プラスチック基板あるいはパーソナルコンピュータや携帯電話等に使用される液晶表示装置用または他の用途に使用される透明樹脂製の導光板等の分野においても有効に利用することができる。なお、本発明の実施例として、光ディスク用プラスチック基板の例を示したが、本発明の成型用金型は、光ディスク用プラスチック基板に限らず、ハードディスク用プラスチック基板やプラスチックレンズ等においても適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明による成型用金型を用いて製造されたDVDディスク用基板の記録情報に対応する凹凸部２に相当する部分の拡大断面図である。
【図２】本発明で使用される成型金型が閉じられた射出成型装置の概略断面図である。
【図３】本発明の実施例１の可動側金型部分の断面図である。
【図４】本発明の実施例３の可動側金型部分の断面図である。
【図５】本発明の実施例５による成型金型を用いて製造された導光板の平面図である。
【図６】図５のA−A線上で切断された断面図である。
【図７】図6のB部の拡大断面図である。
【図８】本発明の実施例５による成型金型の一部となる入れ子の断面図である。
【図９】本発明の実施例６の可動側金型部分の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    DVDディスク基板
２    凹凸部
３    凹部
４    スタンパ
５    固定側金型
６    可動側金型
７    スタンパ外周ホルダー
８    キャビテイ
９    ゲート部
１０    ゲートカット部材
１５    キャビテイ面（固定側金型）
１６    板状部材
１７    銀ろう
１８    ダイヤモンド状薄膜
１９    固定側取り付け板
２０    可動側取り付け板
２１    断熱層
２２    封口層
２３    導光板
２４    反射面
２４a    部分的反射面
２５    入れ子
２６    入れ子本体
２７    溶射法による断熱層
２８    封口層
２９    凹み部
３０    傾斜面
３１    第１段部
３２    第２段部
３３    キャビティ表面
３４    金型本体
３５    ドーナッツ状凹み部
３６    第１断熱層
３７    第２断熱層
３８    炭素質薄膜
【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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【図９】
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