JP2002127146A - 成形用金型及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面に微細凹凸のパターンを有する樹脂成形
体である導光体を射出成形で成形しうる成形用金型を提
供する。 【解決手段】 金属製の主金型１０表面に耐熱樹脂から
なる断熱層２１を形成し、その表面に粗面化処理を施す
ことによって微細凹凸を形成し、該微細凹凸を有する断
熱層２２上に、感光性耐熱樹脂層３１を形成し、パター
ニングすることによって樹脂パターン層３２を形成し、
該樹脂パターン層３２によって覆われていない領域にお
いて微細凹凸のパターンを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂を成形す
る際に用いる成形用金型に関し、さらに詳しくは、ファ
インパターン状の微細凹凸表面を有する成形品を得るた
めに用いられる成形用金型とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイにおいては、液晶パネ
ルの背面もしくは前面にバックライトもしくはフロント
ライトを設置して該パネルに均一に光を照射している。
このバックライトもしくはフロントライトは、蛍光灯等
の光源と該光源からの光を分散して均一に上記パネルに
出射する導光体とを備えている。該導光体は、出射する
光の輝度が出射面において均一になるように構成されて
おり、具体的には、（１）導光体の出射面に光を散乱、
反射する物質を印刷する、（２）導光体表面に微細な凹
凸を形成する、或いは、（３）導光体内に光拡散材を含
有させる、などの手段が講じられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た（１）〜（３）の手段のいずれもが問題を有してい
た。即ち、（１）の手段では、印刷しうるパターンのピ
ッチに限界があり、微細なパターンの形成が困難であっ
た。また、（２）の手段では、サンドブラストによる粗
面化、或いは微細凹凸パターンを有する金型を用いた成
形といった方法がとられるが、サンドブラストによる方
法では工程数が多く、且つ、再現性良く実施することが
容易でない。また、成形による方法では金型表面の微細
凹凸を良好に導光体に転写することが困難であった。さ
らに、（３）の手段では、光拡散材を所定の分布密度に
なるように導光体内に分散させる必要があるが、このよ
うに分布密度を制御して分散させることが困難であっ
た。

【０００４】そのため、導光体に代表される、ファイン
パターン状の微細凹凸を有する樹脂成形体を簡易な工程
で再現性良く量産する方法が望まれていた。特に、樹脂
成形体の成形と同時に微細凹凸を形成することができれ
ば、成形工程のみで量産することができ、且つ、再現性
も良い。

【０００５】本発明はこのような状況を鑑みてなされた
ものであって、その課題は、所定のパターン状の微細凹
凸を有する樹脂成形体を成形する工程において用いられ
る成形用金型を提供することにあり、上記微細凹凸の表
面転写性が良く、且つ、製造が容易な金型及びその製造
方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の第一は、金属か
らなる主金型のキャビティを形成する型壁面の少なくと
も一部に耐熱樹脂からなる断熱層と、該断熱層上に形成
された所定のパターンを有する感光性耐熱樹脂からなる
樹脂パターン層を有し、該樹脂パターン層で覆われてい
ない上記断熱層表面の少なくとも一部が微細凹凸を有す
ることを特徴とする成形用金型である。

【０００７】本発明の第二は、金属からなる主金型のキ
ャビティを形成する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂
からなる断熱層を形成する工程と、上記断熱層表面の少
なくとも一部に粗面化処理を施し、微細凹凸を形成する
工程と、上記断熱層の少なくとも粗面化処理を施した表
面上に感光性耐熱樹脂層を形成する工程と、上記感光性
耐熱樹脂層を露光、現像して所定のパターンを有する樹
脂パターン層を形成する工程と、を少なくとも有するこ
とを特徴とする成形用金型の製造方法である。

【０００８】本発明の第三は、金属からなる主金型のキ
ャビティを形成する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂
からなる断熱層と、該断熱層上の少なくとも一部に形成
された所定のパターンを有する感光性耐熱樹脂からなる
樹脂パターン層を有し、該樹脂パターン層の表面が微細
凹凸を有することを特徴とする成形用金型である。

【０００９】本発明の第四は、金属からなる主金型のキ
ャビティを形成する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂
からなる断熱層を形成する工程と、上記断熱層上の少な
くとも一部に感光性耐熱樹脂層を形成する工程と、上記
感光性耐熱樹脂層表面に粗面化処理を施し、微細凹凸を
形成する工程と、上記感光性耐熱樹脂層を露光、現像し
て所定のパターンを有する樹脂パターン層を形成する工
程と、を少なくとも有することを特徴とする成形用金型
の製造方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、耐熱樹脂からなる断熱
層を被覆した金型を用い、該断熱層上にさらに、感光性
耐熱樹脂層を形成し、パターニングすることによって所
定のパターン状の微細凹凸表面を有する金型を容易に製
造する方法である。即ち、感光性耐熱樹脂層の形成工程
に先立って、断熱層表面に微細凹凸を形成しておき、該
微細凹凸のパターンとは逆パターンになるように上記感
光性耐熱樹脂層をパターニングすることによって、不要
な領域を樹脂パターン層によって被覆し、金型表面に所
定のパターン状の微細凹凸表面を形成する。或いは、上
記感光性耐熱樹脂層表面に微細凹凸を形成した後、該樹
脂層を所定のパターンにパターニングすることによっ
て、金型表面に所定のパターンの微細凹凸表面を形成す
る。

【００１１】本発明においては、感光性耐熱樹脂層をパ
ターニングすることによって微細凹凸表面のパターンを
形成するため、高精度に且つ微細に該パターンを形成す
ることができる。また、微細凹凸表面は耐熱樹脂からな
る断熱層或いは樹脂パターン層であるため、表面転写性
が高く、微細凹凸が良好に成形体に転写される。

【００１２】以下に本発明を実施形態を挙げて詳細に説
明する。

【００１３】図１は、本発明の成形用金型の製造方法の
一実施形態の工程を示す模式図であり、本形態は、断熱
層表面に微細凹凸を形成した後、該断熱層上に樹脂パタ
ーン層を形成する方法の一例である。図１中、１０は金
属製の主金型、２１は耐熱樹脂からなる断熱層、２２は
表面に微細凹凸を有する断熱層、３１は感光性耐熱樹脂
層、３２は樹脂パターン層である。尚、図１の（ａ）〜
（ｄ）は下記工程（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応する断
面模式図である。

【００１４】工程（ａ） 金属製の主金型１０のキャビティを構成する型壁面上に
耐熱樹脂からなる断熱層２１を形成する。断熱層２１は
高い表面転写性を望む領域に形成すれば良く、特に、最
終的に微細凹凸のパターンを形成する領域には少なくと
も形成しておく必要がある。

【００１５】本発明で用いられる主金型１０を構成する
金属としては、鉄または鉄を主成分とする鋼材、アルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする合金、ＺＡＳ
等の亜鉛合金、ベリリウム−銅合金等の一般に合成樹脂
の成形に使用されている金属金型を包含し、特に、鋼材
からなる金型が良好に使用できる。

【００１６】また、本発明において断熱層２１を構成す
る耐熱樹脂としては、主金型よりも大幅に熱伝導率が低
い各種耐熱重合体が使用できる。耐熱重合体とは、熱可
塑性樹脂の射出成形により溶融しない軟化温度を有する
重合体であり、好ましくは、ガラス転移温度が１４０℃
以上、さらに好ましくは１６０℃以上、及び／または融
点が２００℃以上、さらに好ましくは２５０℃以上の耐
熱重合体である。耐熱重合体の熱伝導率は一般に、０．
０００１〜０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃であ
り、主金型を構成する金属より大幅に小さい。また、該
耐熱重合体の破断伸度は５％以上の靱性のある重合体が
好ましい。ここで述べる破断伸度の測定法はＡＳＴＭ
Ｄ６３８に準じて行い、測定時の引っ張り速度は５ｍｍ
／分である。

【００１７】本発明で断熱層２１を構成する耐熱樹脂と
して良好に使用できる重合体は、主鎖に芳香環を有する
耐熱重合体であり、例えば、有機溶剤に溶解する各種非
結晶性耐熱重合体、各種ポリイミド、各種エポキシ樹脂
等が良好に使用できる。非結晶性耐熱重合体としては、
ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイ
ミド等である。これらの非結晶性耐熱重合体にはカーボ
ン繊維等の充填材を配合することにより熱膨張係数を低
下させて用いることもできる。また、ポリイミドは本発
明に好ましく用いられ、直鎖型高分子量ポリイミド、直
鎖型高分子量ポリアミドイミド、一部分架橋したポリイ
ミドが良好に使用できる。一般に直鎖型高分子量ポリイ
ミド、或いはポリアミドイミドは破断伸度が大きく強靱
であり、耐久性に優れており、特に良好に使用できる。

【００１８】本発明において、主金型１０表面に耐熱樹
脂を被覆し、且つ強固に密着させるには、耐熱樹脂溶液
或いは耐熱樹脂前駆体溶液を主金型１０の少なくとも一
部（断熱層２１が必要な領域）に塗布し、次いで、加熱
して断熱層２１を形成することが好ましい。従って、か
かる耐熱樹脂或いは耐熱樹脂前駆体は溶剤に溶解できる
ことが好ましく、このような観点から、ポリイミドは前
駆体であるポリアミド酸の溶液を型壁面に塗布し、次い
で加熱キュアを行い、所望の領域にポリイミド層を形成
することができ、本発明において好ましく用いられる。

【００１９】また、本発明にかかる断熱層２１は、耐熱
樹脂として、適度な耐熱性、強靱性を有する各種エポキ
シ樹脂硬化物も良好に使用できる。使用できるエポキシ
樹脂は、１分子当たり平均２個以上のエポキシ基結合を
有する化合物である。このような化合物は、飽和または
不飽和の脂肪族、芳香族または異節環状化合物であり、
ハロゲン、ヒドロキシ、エーテル等の置換基を有してい
ても良い。特に良好なエポキシ化合物としては、（１）
ポリフェノールのグリシジルエーテル、（２）ポリフェ
ニルエーテルのグリシジルエーテル、（３）芳香族グリ
シジル化合物、（４）多環芳香族のグリシジルエーテル
及び（５）グリシジルエーテルグリシジルベンゼンが挙
げられる。

【００２０】上記（２）ポリフェニルエーテルのグリシ
ジルエーテルの例として好ましいものは、ジヒドロキシ
ジフェニルエーテルのグリシジルエーテルがある。例え
ば、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンから合成さ
れるエポキシ樹脂プレポリマーは良好に使用できる。

【００２１】ここに述べるエポキシ樹脂には硬化剤が添
加されて硬化される。硬化剤はエポキシ樹脂と反応して
３次元網目構造を形成する。硬化剤は作用機構から顕在
型と潜在型に、反応機構から重付加型と触媒型に分けら
れ、それぞれに多数の種類があり、本発明に用いる場合
には、エポキシ樹脂硬化物が必要とする耐熱性と破断伸
度を考慮して適宜選択して使用する。例えば、ジアミノ
ジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタン等は特
に良好に使用できる。

【００２２】本発明において、断熱層２１と主金型１０
との密着力は大きいことが必要であり、室温で０．５ｋ
ｇ／１０ｍｍ巾以上が好ましく、さらに好ましくは０．
８ｋｇ／１０ｍｍ巾以上である。これは、密着した金属
層と断熱層を１００ｍｍ巾に切り、接着面と直角方向に
２０ｍｍ／分の速度で引っ張った時の剥離力である。こ
の剥離力は測定場所、測定回数によりかなりばらつきが
見られるが、最小値が大きいことが重要であり、安定し
て大きい剥離力であることが好ましい。ここで述べる密
着力は金型の主要部の密着力の最小値である。本発明に
おいては、主金型１０と断熱層２１との密着力を向上さ
せるため、主金型１０表面を微細な凹凸状にしたり、各
種メッキを施したり、或いは、プライマー処理をするこ
とも可能である。

【００２３】本発明にかかる断熱層２１の厚みは好まし
くは０．０５〜１ｍｍの範囲で適度に選択される。さら
に好ましくは、０．０７ｍｍ〜０．５ｍｍである。断熱
層２１の厚みは、耐熱樹脂の熱伝導率、主金型の温度、
樹脂の種類、樹脂温度等により異なる。

【００２４】工程（ｂ） 断熱層２１の表面に粗面化処理を施し、微細凹凸を形成
する。粗面化処理は、少なくとも最終的な微細凹凸のパ
ターンが必要な領域に施しておけば良い。本発明にかか
る微細凹凸は、粗面度が、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で測定
された中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．０５〜１０μｍ、
最大高さ（Ｒｍａｘ）で０．１〜３０μｍ、十点平均粗
さ（Ｒｚ）で０．１〜３０μｍの範囲にあることが好ま
しい。

【００２５】本発明において、断熱層２１表面の粗面化
処理の方法としては、サンドブラスト法或いはシボ塗装
法が好ましく用いられる。

【００２６】本発明に用いることのできるサンドブラス
ト法は、一般的な食刻工程に用いられている方法が好ま
しく適用され、断熱層２１表面に吹き付ける砂粒の大き
さ、砂粒の材質、吹きつけ空気圧（吹きつけ速度）、吹
きつけ時間により、形成される微細凹凸の大きさを調節
することができる。

【００２７】また、シボ塗装法とは、微粉末を配合した
樹脂材を断熱層２１上に塗布して微細凹凸を形成する方
法である。上記樹脂材としては、断熱層２１を形成する
際に用いた耐熱樹脂溶液或いは耐熱樹脂前駆体溶液が好
ましい。また、上記微粉末としては、粒径が０．００１
〜３００μｍの、酸化珪素、炭酸カルシウム、クレー、
カオリン等無機微粉末が好ましく、粒径が極めて小さい
０．００１〜０．１μｍの酸化珪素微粉末（「アエロジ
ル」等の商品名で市販されている微粉末等）、或いは平
均粒径が０．１〜５０μｍ程度の酸化珪素微粒子（東芝
シリコン（株）製「トレフィル」等）は特に良好に使用
できる。これらの微粉末を上記耐熱樹脂溶液或いは耐熱
樹脂前駆体溶液に好ましくは５〜５０重量％、さらに好
ましくは１０〜４０重量％配合し、断熱層２１表面に塗
布して、加熱処理等必要な処理を施して表面が粗面化さ
れた断熱層２２を得ることができる。

【００２８】工程（ｃ） 表面に微細凹凸を有する断熱層２２上に感光性耐熱樹脂
層３１を形成する。感光性耐熱樹脂層３１の形成領域
は、少なくとも断熱層２２の粗面化された領域である。

【００２９】本発明において用いられる感光性耐熱樹脂
としては、紫外線等により樹脂に架橋が生じて不要とな
る樹脂であり、金型の表面層として使用されることか
ら、断熱層２１と同様に、強靱で耐熱性がある樹脂が用
いられる。具体的には、感光性ポリイミドが望ましい。
感光性ポリイミドはポリイミドの前駆体であり、紫外線
で架橋反応を生じて不溶化し、次いで行う加熱キュアに
よりイミド環を形成して高耐熱性を示す樹脂となる。代
表的な感光性ポリイミドとしては、エステル型感光性ポ
リイミドとイオン型感光性ポリイミドがある。

【００３０】本発明にかかる感光性耐熱樹脂層３１の厚
さは、好ましくは１〜１００μｍである。

【００３１】工程（ｄ） 感光性耐熱樹脂層２２をパターン露光し、現像してパタ
ーニングし、加熱処理等の必要な処理を施して樹脂パタ
ーン層３２を形成する。樹脂パターン層３２のパターン
は、所望とする微細凹凸のパターンの逆パターンであ
り、樹脂パターン層３２によって断熱層２２表面を覆う
ことにより、該樹脂パターン層３２に覆われていない領
域の断熱層２２表面によって微細凹凸のパターンが形成
される。

【００３２】上記工程によって、所定のパターン状の微
細凹凸を表面に有する成形用金型が得られる。

【００３３】尚、上記工程（ｃ）において、感光性耐熱
樹脂層３１の表面に工程（ｂ）において説明した粗面化
処理と同様の処理を条件を変えて行うことにより、断熱
層２２の表面とは異なる粗面度の微細凹凸を形成しても
良い。

【００３４】図２に、図１の工程で得られた金型を用い
て樹脂成形体を成形する様子を模式的に示した。図中、
４０は図１で得られた金型を、５０は成形された樹脂成
形体を示す。図２に示したように、本発明の金型を用い
た成形によって、該金型の断熱層２２表面の微細凹凸が
樹脂成形体５０に転写され、所定のパターン状の微細凹
凸を有する樹脂成形体が良好に得られる。

【００３５】次いで、感光性耐熱樹脂からなる樹脂パタ
ーン層表面に微細凹凸を形成する形態について図３にそ
の工程の一例を示して説明する。図中、３３は粗面化さ
れた感光性耐熱樹脂層、３４は表面に微細凹凸を有する
樹脂パターン層であり、図１と同じ部材には同じ符号を
付して説明を省略する。また、図３の（ａ）〜（ｄ）は
下記工程（ａ）〜（ｄ）にそれぞれ対応する断面模式図
である。

【００３６】工程（ａ） 図１の（ａ）と同様に主金型１０上に耐熱樹脂からなる
断熱層２１を形成する。主金型１０及び断熱層２１は、
図１の工程（ａ）で説明した主金型１０及び断熱層２１
と同様である。

【００３７】工程（ｂ） 断熱層２１上に、図１の工程（ｃ）で説明した感光性耐
熱樹脂層３１を形成する。感光性耐熱樹脂層３１を形成
する領域は、少なくとも最終的に微細凹凸のパターンを
形成する領域である。

【００３８】工程（ｃ） 感光性耐熱樹脂層３１表面に、図１の工程（ｂ）で説明
した断熱層２１の粗面化処理と同様の粗面化処理を施
し、微細凹凸を形成する。

【００３９】工程（ｄ） 粗面化された感光性耐熱樹脂層３３をパターン露光、現
像してパターニングし、加熱処理等必要な処理を施して
表面に微細凹凸を有する樹脂パターン層３４を形成す
る。尚、図１の工程においては、樹脂パターン層３２は
微細凹凸の不要な領域を覆うパターンであり、図３の工
程においては、樹脂パターン層３４のパターンが微細凹
凸のパターンとなるため、同じパターンの微細凹凸を形
成する場合には、パターン樹脂層３２と３４のパターン
は逆になる。

【００４０】上記工程によって、所定のパターン状の微
細凹凸を表面に有する成形用金型が得られる。

【００４１】図４に、図３の工程で得られた金型を用い
て樹脂成形体を形成する様子を模式的に示した。図中、
４０’は図３で得られた金型を、５０’は成形された樹
脂成形体を示す。図４に示したように、本発明の金型を
用いた成形によって、該金型の樹脂パターン層３４表面
の微細凹凸が樹脂成形体５０’に転写され、所定のパタ
ーン状の微細凹凸を有する樹脂成形体が良好に得られ
る。

【００４２】尚、上記の説明においては、微細凹凸を主
金型１０の表面に直接形成する方法を示したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、所定のパターン状の
微細凹凸を有するスタンパーを主金型に取り付ける構成
も本発明に包含されるものである。即ち、図１、図３に
示した主金型１０としてスタンパーの基材を用い、図１
（ｄ）、図３（ｄ）に示された構成のスタンパーを形成
して、該スタンパーの基材を主金型に取り付けることで
本発明の成形用金型とすることができる。

【００４３】本発明の成形用金型を用いた成形方法とし
ては、射出成形が好ましく挙げられる。また、本発明の
成形用金型を用いて成形される樹脂としては、一般の射
出成形やブロー成形等に使用できる熱可塑性樹脂であ
り、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィ
ン、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合
体、ゴム強化ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリア
ミド、ポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリ
メチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、塩化ビニール
樹脂等である。特に、ＰＣ、ＰＭＭＡ、ポリスチレン、
ゴム強化ポリスチレンが良好に用いられる。特に、本発
明の成形用金型を用いて、先に説明した導光体を成形す
る場合には、ＰＣやＰＭＭＡ等の透明樹脂を用いる。

【００４４】本発明の金型を用いた射出成形工程におい
ては、金型のキャビティを形成する型壁面の少なくとも
一部が断熱層或いは耐熱樹脂からなる樹脂パターン層で
被覆されているため、その表面に射出された加熱樹脂が
接触すると、型表面は樹脂の熱を受けて昇温する。断熱
層及び樹脂パターン層の熱伝導率が小さいほど、また、
断熱層及び樹脂パターン層が厚いほど、型表面温度は高
くなる。

【００４５】本発明の金型を用いた射出成形工程におい
ては、射出された合成樹脂が８０℃以下に冷却された型
表面に接触してから、少なくとも０．１秒の間、型表面
温度が軟化点温度以上の状態で射出成形されることが好
ましい。型表面に断熱層がない場合には、０．１秒後に
は型表面温度は主金型温度とほぼ同一温度となるが、型
表面を断熱層で被覆することで軟化温度以上の状態にす
ることができ、好ましくは、０．２秒以上、さらに好ま
しくは０．３秒以上の間、型表面温度が軟化温度以上の
状態となるよう金型を設計することが好ましい。

【００４６】射出成形時の型表面温度の変化は、合成樹
脂、主金型、断熱層（及び樹脂パターン層）の温度、比
熱、熱伝導率、密度、結晶化潜熱等から計算できる。例
えば、ＡＤＩＮＡ及びＡＤＩＮＡＴ（マサチューセッツ
工科大学で開発されたソフトウェア）等を用い、非線形
有限要素法による非定常熱伝導解析により計算できる。

【００４７】ここに述べる樹脂の軟化温度とは合成樹脂
が容易に変化しうる温度であり、非結晶性樹脂ではビカ
ット軟化温度（ＡＳＴＭ Ｄ１５２５）、硬質結晶性樹
脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８、荷重：１８．
６ｋｇ／ｃｍ²）でそれぞれ示す温度とする。硬質結晶
性樹脂とは、ポリオキシメチレン、ナイロン６、ナイロ
ン６６等であり、軟質結晶性樹脂とは、各種エチレン、
ポリプロピレン等である。

【００４８】本発明の金型は、従来の射出成形方法に好
ましく用いられるが、特に、予め二酸化炭素ガスを充填
したキャビティ内に熱可塑性樹脂を射出して該樹脂表面
に二酸化炭素ガスを溶融させるカウンタープレッシャー
成形方法に好ましく用いられる。

【００４９】射出成形では、樹脂は金型キャビティ内を
常に層流で流れ、冷却された金型壁面に接触するとその
界面に固化層が形成され、後から充填される樹脂はその
固化層の内側を流動して前進し、樹脂流動先端部（フロ
ーフロント）に達してから金型壁面に向かうファウンテ
ンフローと呼ばれる流動をする。キャビティを適度な圧
力の二酸化炭素ガスで満たしてから樹脂を充填すると、
二酸化炭素ガスは流動樹脂のフローフロントで吸収され
たり、金型と樹脂の界面に入り込み樹脂表面層に溶解す
る。樹脂に溶解した二酸化炭素ガスは可塑剤として作用
し、樹脂表面だけ固化温度を選択的に低下させたり、樹
脂の溶融粘度を下げる。薄い樹脂表面層だけ固化温度が
下がり、固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充
填工程中の固化が起きず、成形品の金型表面転写性を著
しく改良することができる。樹脂表面層に溶解した二酸
化炭素ガスは、時間と共に樹脂内部に拡散し、樹脂表面
層の固化温度が上昇するため、通常の樹脂冷却時間内で
表面層は固化し、製品として取り出すことができる。

【００５０】また、予め熱可塑性樹脂に二酸化炭素を溶
解させた状態でキャビティ内に射出することによって
も、同様に熱可塑性樹脂の固化温度や溶融粘度を低下さ
せて表面転写性を改良することができる。熱可塑性樹脂
に二酸化炭素を溶解させる方法としては、予め粒状や粉
状とした樹脂を二酸化炭素雰囲気中に置き、二酸化炭素
を吸収させて成形機に供給する方法、或いは、成形機の
シリンダ内で樹脂を可塑化するとき、或いは可塑化した
樹脂に二酸化炭素を溶解させる方法で、成形機のホッパ
付近を二酸化炭素雰囲気にしたり、スクリュの中間部や
先端、シリンダから可塑化樹脂に二酸化炭素を注入す
る。キャビティ内は予め樹脂充填中に溶融樹脂がフロー
フロントで発泡が起きない圧力以上にガスで加圧状態に
して、射出成形する。

【００５１】上記二酸化炭素を用いた射出成形方法では
いずれも、熱可塑性樹脂中の二酸化炭素は、熱可塑性樹
脂が固化した後に成形体を大気中に放置すれば徐々に大
気中に放散し、該放散により成形品に気泡を生じること
はなく、放散後の成形体の性能は本来熱可塑性樹脂が有
するものと変わらない。

【００５２】本発明の成形用金型は、先に説明した、所
定のパターン状の微細凹凸を有する導光体の射出成形に
好ましく用いられるが、同様にパターン状の微細凹凸を
有する樹脂成形体であれば、導光体以外の部材の成形に
も好ましく用いることができる。

【００５３】

【実施例】次の主金型、ポリイミド、感光性ポリイミド
を用いて、導光体成形用金型を作製した。

【００５４】主金型：鋼材（Ｓ５５Ｃ）で形成され、金
型キャビティが２２０ｍｍ×１８０ｍｍ×２ｍｍの板状
の導光体サイズの金型を使用する。主金型の表面は１ｍ
ｍ厚の鏡面状薄板鋼材で形成されている。該薄板鋼材表
面は０．０２ｍｍ厚の鏡面状クロムメッキを有する。

【００５５】ポリイミド前駆体：直鎖型ポリイミド前駆
体、ポリイミドワニス「トレニース＃３０００」（東レ
（株）製）。硬化後のポリイミドのガラス転移温度（Ｔ
ｇ）は３００℃、破断伸度は６０％である。

【００５６】感光性ポリイミド：感光性ポリイミド「パ
イメル」（旭化成工業（株）製）。硬化後のポリイミド
のＴｇは３００℃、破断伸度は３０％である。

【００５７】（実施例１）上記主金型の薄板鋼材表面に
上記ポリイミド前駆体溶液を塗布し、１６０℃に加熱
し、次いでこの操作を５回繰り返して０．１ｍｍ厚の断
熱層を形成した。この断熱層は１６０℃で加熱している
ため、半分イミド化したポリイミドである。

【００５８】次に、上記断熱層表面を研磨して鏡面加工
した後、上記感光性ポリイミド溶液を５μｍの厚さにな
るように塗布し、その表面にサンドブラスト法による粗
面化処理を施し、微細凹凸を形成した。サンドブラスト
工程においては、粒径が１．２μｍのアルミナ粒子を用
い、吹きつけエアー圧力３〜５ｋｇ／ｃｍ²で行った。
得られた微細凹凸の粗面度は、ＪＩＳ Ｂ ０６０１で
測定された中心線平均粗さ（Ｒａ）で０．３μｍ、最大
高さ（Ｒｍａｘ）で０．６μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）
で０．４μｍであった。

【００５９】上記感光性ポリイミド層を、幅２０μｍ、
ピッチ１０μｍのライン状にパターン露光し、現像した
後、３００℃で加熱して下層のポリイミド層と一体化
し、高さ５μｍ、テーパ１０°の微細凹凸パターンを形
成した。

【００６０】得られた微細凹凸パターンを有する金型を
用い、ＰＭＭＡを射出成形して導光体を成形した。成形
条件は、樹脂温度２５０℃、主金型温度６０℃とした。
得られた成形体は、金型表面に形成した微細凹凸のパタ
ーンが良好に転写され、該パターン以外では平滑な良好
な導光体であった。

【００６１】（実施例２）実施例１と同様に主金型上に
ポリイミド前駆体溶液を塗布してポリイミド層を形成し
た後、実施例１における感光性ポリイミド層の粗面化処
理と同様の処理を該ポリイミド層に施し、同様の微細凹
凸を形成した。その後、上記感光性ポリイミド溶液を５
μｍの厚さになるように塗布し、実施例１とは逆のパタ
ーンで露光し、現像した後、３００℃で加熱して、高さ
５μｍ、テーパ１０°の樹脂パターンを形成した。該樹
脂パターンで覆われていない領域には下層のポリイミド
層表面の微細凹凸が露出し、パターンが形成されてい
た。

【００６２】得られた微細凹凸パターンを有する金型を
用い、ＰＭＭＡを射出成形して導光体を成形した。成形
条件は、樹脂温度２５０℃、主金型温度６０℃とした。
得られた成形体は、金型表面に形成した微細凹凸のパタ
ーンが良好に転写され、該パターン以外では平滑な良好
な導光体であった。

【００６３】

【発明の効果】上記したように、本発明の製造方法によ
れば、感光性耐熱樹脂層のパターニングによって微細凹
凸のパターンを形成するため、成形用金型の所望の領域
に従来にない微細なパターン状の微細凹凸を精度良く且
つ容易に形成することができる。しかも、本発明の成形
用金型は、微細凹凸が断熱層表面に形成されているた
め、非常に表面転写性が良く、所望の微細凹凸を正確に
且つ再現性良く成形体表面に形成することができる。よ
って、特に、導光体の形成においては好ましく適用さ
れ、均一な出射光が得られる高品質な導光体をより安価
に提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形用金型の製造方法の一実施形態の
工程を示す断面模式図である。

【図２】図１の工程で得られる金型を用いた成形の様子
を示す模式図である。

【図３】本発明の成形用金型の製造方法の他の実施形態
の工程を示す断面模式図である。

【図４】図３の工程で得られる金型を用いた成形の様子
を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 主金型 ２１ 断熱層 ２２ 粗面化処理された断熱層 ３１ 感光性耐熱樹脂層 ３２ 樹脂パターン層 ３３ 粗面化された感光性耐熱樹脂層 ３４ 微細凹凸表面を有する樹脂パターン層 ４０、４０’ 金型 ５０、５０’ 樹脂成形体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属からなる主金型のキャビティを形成
   する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂からなる断熱層
   と、該断熱層上に形成された所定のパターンを有する感
   光性耐熱樹脂からなる樹脂パターン層を有し、該樹脂パ
   ターン層で覆われていない上記断熱層表面の少なくとも
   一部が微細凹凸を有することを特徴とする成形用金型。
2. 【請求項２】 上記樹脂パターン層表面が、断熱層表面
   とは異なる粗面度の微細凹凸を有する請求項１記載の成
   形用金型。
3. 【請求項３】 金属からなる主金型のキャビティを形成
   する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂からなる断熱層
   を形成する工程と、上記断熱層表面の少なくとも一部に
   粗面化処理を施し、微細凹凸を形成する工程と、上記断
   熱層の少なくとも粗面化処理を施した表面上に感光性耐
   熱樹脂層を形成する工程と、上記感光性耐熱樹脂層を露
   光、現像して所定のパターンを有する樹脂パターン層を
   形成する工程と、を少なくとも有することを特徴とする
   成形用金型の製造方法。
4. 【請求項４】 上記感光性耐熱樹脂層表面に、断熱層表
   面の粗面度とは異なる粗面度となるように粗面化処理を
   施す請求項３に記載の成形用金型の製造方法。
5. 【請求項５】 金属からなる主金型のキャビティを形成
   する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂からなる断熱層
   と、該断熱層上の少なくとも一部に形成された所定のパ
   ターンを有する感光性耐熱樹脂からなる樹脂パターン層
   を有し、該樹脂パターン層の表面が微細凹凸を有するこ
   とを特徴とする成形用金型。
6. 【請求項６】 金属からなる主金型のキャビティを形成
   する型壁面の少なくとも一部に耐熱樹脂からなる断熱層
   を形成する工程と、上記断熱層上の少なくとも一部に感
   光性耐熱樹脂層を形成する工程と、上記感光性耐熱樹脂
   層表面に粗面化処理を施し、微細凹凸を形成する工程
   と、上記感光性耐熱樹脂層を露光、現像して所定のパタ
   ーンを有する樹脂パターン層を形成する工程と、を少な
   くとも有することを特徴とする成形用金型の製造方法。