JPH01234214A - 成形用金型とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は成形金型、特に、レコード、コンパクト、ディ
スク、光磁気ディスク、光ディスク、レーザディスク等
を成形するための成形金型に関する。本発明は特に、寿
命の長い成形金型を提供し得る。

（従来技術） レコード、ディスク等のレコーデツド記録媒体の製造に
は、プラスチックを、スタンパ−（母型）を支持した金
型キャビティー内に装入し、加圧することにより、成形
と同時にスタンパ−の表面形状を成形品に転写すること
が行なわれている。このような成形金型の一例を第１図
に示す。

同図はレーザディスク等の成形を行なうための射出成形
金型で、可動側金型２と固定側金型５とより成り、可動
側金型が閉鎖されたときに成形キャビティ７を形成する
。可動側金型２のキャビティ７の側の鏡面研磨した表面
８にはシート状金属スタンパ−１を支持させ、更にその
周部を外周リング部材４により押える。外周リング部材
４はキャビティーの周壁をも構成する。第１図は金型が
閉じた状態を示し、キャビティー７が形成されている。

この状態で、樹脂は供給口３よりゲート部材１２のゲー
ト６を経て所定の成形圧力でキャビティー７に導入され
て成形が行なわれる。　可動側金型２は鋼から製作して
焼き入れし、その表面８には硬質めっきを施し、高精度
に研磨したものなどが使用されている。可動側金型をこ
のように研磨する理由は、スタンパ−が熱による伸縮に
より可動側金型の表面８を滑動するためである０例えば
溶融樹脂の温度が３６０℃、可動側金型の表面８の温度
１ｏＯ℃、樹脂圧力４００ｋｇ／ｃｍ”とすると、スタ
ンパ−１の表面は３６０℃、裏面は１００　”Ｃとなり
、しかも上記圧力で押圧されている。そうするとスタン
パ−は熱と圧力で表面８に沿って移動することになる。

そのために上記のような金型を用いて繰り返して成形を
行なうと、スタンパ−１は摩擦によりショット毎に損傷
を受け、亀裂を生じ、成形品の表面に亀裂の痕を生じる
ことになる。この問題はキャビティ側の表面８をＴｉＮ
等の耐摩耗性膜により被覆することによりある程度解決
することができるが、充分な耐摩耗性と低摩擦性は得ら
れない。

上記の成形金型における他の問題は、ゲートカット部に
おける腐蝕の問題である。第１図において、ディスク等
の成形体は、樹脂の固化の後にゲートカット部材９を図
で右方に移動してゲートカット部１０のエッチと固定側
金型５の孔のエツジの剪断作用により中央を打ち抜くこ
とが行なわれる。このときに生じる摩擦作用によりゲー
トカット部１０とそれに対応する固定側金型の部分は摩
耗して切れ味を低下し、更にエツジの欠は落ちを生じる
。

上記金型の他の問題は、エアーベント部における摩耗の
問題である。金型には通常樹脂の注入を容易にする目的
で、図のようにアエアーベント部１１が固定金型５と外
周リング４との間に１０〜２０ミクロン程度の隙間を設
けることにより形成されている。樹脂が高圧で急速に射
出されると、空気はエアーベント１１を通り抜け、その
際に通路壁表面を腐蝕させる。その原因は、樹脂の分解
により形成されるモノマー、高温空気中の水分、及び高
速空気による侵食である。

更に、一般的に高温高圧下に樹脂が固化収縮す成形キャ
ビティの内表面にも摩耗の問題がある。

（発明の目的） 本発明は耐摩耗性の寿命の長い成形用金型を提供するこ
とを目的と、する６本発明の他の目的は摩擦抵抗の少な
い成形用金型を提供することである。

（発明の概要） 本発明は、成形金型の耐摩耗性、耐食性、及び／又は低
摩擦性の必要な箇所に、ダイヤモンド状薄膜を被覆した
ことを特徴とする、成形用金型を提供する。上記の必要
箇所はキャビティの内面、スタンパ−を支持する面、ゲ
ートカット部の面、及び／又はエアーベント部の面等で
ある。

本発明はまた、これらの面にダイヤモンド状薄膜を形成
することにより成形用金型を製造する方法を提供するも
のであり、金型を、真空成膜室に位置付け、炭化水素ガ
スを導入し、これをイオン化させ、前記金型上の必要箇
所の面に上記イオンを蒸着析出させてダイヤモンド状薄
膜を形成させることを特徴とする、ディスク等の成形用
金型の製造方法を提供する。

（発明の効果） 本発明によると、成形用金型の摩擦、摩耗、及び／腐蝕
を受けやすい箇所の表面が強化されるために、耐摩耗性
、耐食性、及び／又は低摩擦性が大幅に向上し、このた
めこの成形用金型のキャビティの表面に支持されたスタ
ンパ−や、ゲートカット部や、エアーベント部の耐用寿
命が大幅に向上する。

（発明の詳細な説明） 本発明の金型は、成形用金型のキャビティの表面、ゲー
トカット部、及び／又はエアーベント部の所定表面にダ
イヤモンド状薄膜を均一に形成したものであればどんな
方法で成膜されたものでも良い。しかし現在のところ実
用的な成膜速度で、充分に広い面積の、しかも充分に結
晶性の高い、ダイヤモンド又はダイヤモンド状膜を成膜
し得る方法・はほとんど提供されていないので、本発明
による方法を用いることが推奨される。

（発明の詳細な説明） 以下に本発明の詳細な説明する。　本発明の基本技術で
あるイオン化蒸着法は、特開昭５８−１７４５０７号公
報、特開昭５９−１７４５０８号等に記載されており、
本発明の実施例ではこれらの公報に記載された装置を基
本とした方法及び装置を用いる。しかし、炭化水素原料
のイオン化とその加速ができるなら他の方式のイオン化
蒸着技術を用いてもよい０例えば、グロー放電、マイク
ロ波、熱分解、衝撃波等の手段により炭化水素のイオン
化を行なうなどの方法が可能である。

本発明の実施に当たっては、上記公報に記載された方法
及び装置をそのまま利用しても良く、あるいは成膜場所
を変えるためにイオン偏向を行なうように変更した装置
等を使用しても良い。同公報の装置を用いる場合には、
熱フィラメントによる熱電子放出によって炭化水素ガス
が分解されて出来るガスには多くのイオン種、分解され
ないで残る中性分子や原子、ラジカル等が含まれている
０例えば、通常用いられる原料であるメタンガスの場合
には熱フィラメントによる熱電子放出により形成される
イオンは主としてＣＨ，°、ＣＨｓ　”であり、ほかに
少量の、ＣＨＩ”、ＣＨ”、Ｃゝ、Ｈ２゜　とイオン化
されない種々の形態の反応種すなわちラジカル、アニオ
ン、炭化物、或は未反応物等が含まれている。　これら
の粒子が一緒に基板に衝突するとイオンは分解されて炭
素のみが残り所定のダイヤモンド構造を発達させる。

通常ダイヤモンド構造の発達は中性粒子や雑多な種類の
イオンの混在のために阻害され、結晶は微粒子化するた
め、ダイヤモンド状薄膜は多結晶構造となる。しかしイ
オン化蒸着法を使用すると、結晶粒径が大きくしかも表
面平滑度の高いダイヤモンド状薄膜が得られる。

炙且葱Ｉ 第２図に成形用金型のキャビティの内面、スタンバ−支
持表面８、ゲートカット部１０の表面、固定金型５の対
応した部分の表面、及び／又は固定金型５のエアーベン
ト部の表面、外周リング部材４のエアーベント部の表面
等にダイヤモンド状薄膜を形成するための製膜装置の好
ましい実施例を示す、この装置は、実開昭５９−１７４
５０７号に記載されたイーオン直進型（第２図）又はイ
オン偏向型（第３図）のもの、その他任意の装置を用い
ることができる。従ってここに記載しない製膜条件等に
ついては同公報を参照されたい。

第２図を参照するに、図中３０は真空容器であり、排気
系１８に接続されて１Ｏ−６Ｔｏｒｒ程度までの高真空
に引かれる。１７は基板Ｓ（金型）を支持するための基
板ホルダーであり、この場合電圧Ｖａのグリッド１３が
イオンの流れを基板Ｓへ向けて加速する。１４はフィラ
メントであり、交流電源によって加熱されて熱電子を発
生し、また負電位に維持されている。１５は原料である
炭化水素ガスの供給口である。また、フィラメント１４
を取囲んで対電極１６が配置され、フィラメントとの間
に電圧Ｖｄを与える。フィラメント１４、対電極１６を
取り囲んでイオン化ガスの閉じ込め用の磁界を発生する
電磁コイル１９が配置されている。従ってＶｄ、Ｖａ及
びコイルの電流を調製することにより膜質を変えること
ができる。

戊１し【法 上記第２図の装置によって製膜方法を詳しく説明する。

先ず、チャンバー１１内を１Ｏ−６Ｔｏｒｒまで高真空
とし、パルプ２２を操作して所定流量のメタンガスを導
入しながら排気系１日を調整して所定のガス圧例えば１
ｏ−１Ｔｏｒｒとする。一方、フィラメント１４には交
流電流Ｉｆを流して加熱し、フィラメント１４と対電極
との間には電位差Ｖｄを印加して熱フィラメントによる
熱電子放出を形成する。供給口１５から真空容器３０に
供給されたされたメタンガス等の炭化水素ガスはフィラ
メントからの熱電子と衝突してプラスの熱分解イオンと
電子を生じる。この電子は別の熱分解イオンと衝突する
。このような現象を繰り返すことによりメタンガスは熱
分解物質のプラスイオンと成る。

プラスイオンはグリッド１３に印加された負電位Ｖａに
より加速され基板Ｓに向けて加速される。なお、各部の
電位、電流、温度等の条件については先に引用した特許
公報のばか公知の資料を参照されたい。

なお、プラズマガスとしてはメタンガスのばか低分子量
の炭化水素、或はこれらの一種と酸素、窒素、アルゴン
、ネオン、ヘリウムなどを用いることができる。

以下に本発明の詳細な説明する。

夫施上ユ 表面にニッケルめっきを施し高度に研磨した可動金型を
真空容器３０の所定位置に配置し、第１図のキャビティ
側のスタンパ−支持表面８を基板Ｓとし、第２図の真空
容器３０内にアルゴンガスを導入し、１０−”Ｔ　ｏｒ
ｒとしてアーク放電を行なわせ基板の表面をボンバード
した。次いで、容器内のアルゴンガスを排気してからメ
タンガスを導入しガス圧を１０−１とした。′Ｃ，磁コ
イル１９の磁束密度は４００ガウス、基板電圧−４００
Ｖ、基板温度２００℃とした。またフィラメント１４に
は電流２５Ａを流した。膜厚が３μｍの膜を生成させた
。

得られた金型を第１図に示したレーザディスク用の射出
成形装置に組み込んで、圧力３４０ｋｇ／　ｃ　ｍ　”
で繰り返して射出成形を行なった。

比較のため、ダイヤモンド状薄膜を被覆しない金型を用
いて同様に射出成形を行なった。従来法によりＴ　ｉ　
Ｎを被覆したものについても同様に射出成形を行なった
。

表１の結果を得た。

表１ 表から分かるように、本発明の成形用金型は、ダイヤモ
ンド状薄膜をスタンパ−の支持面としたから、スタンパ
−の寿命を大幅に伸ばすことができた。

実ＪＬｆ吐ヱ 実施例１と同じ装置及び条件を用いて、第１図の成形用
金型の焼き入れしたゲートカット部１０にダイヤモンド
を被覆した。

比較のため、焼き入れしたままのゲート力・ソト部を有
する金型を用意した。また焼き入れしたゲートカット部
に更にＴｉＮを被覆したものも用意した。

上記の３種の金型を用いて繰り返し射出成形したところ
表２の結果を得た。

表２ 上記の表から、本発明の金型は、従来の成形金型よりも
はるかに長寿命であることが分かる。

犬胤廻１ 実施例１と同じ装置及び条件を用いて、第１図の成形用
金型のエアーベント部１１にダイヤモンドを被覆した。

比較のため、ゲートカット部に処理を行なわない金型を
用意した。

上記の２種の金型を用いて繰り返し射出成形したところ
表３の結果を得た。

表３ 実逼１１ 実施例１と同じ装置及び条件を用いて、オーディオカセ
ットハーフ射出成形用の金型のキャビティの内表面をダ
イヤモンド状薄膜で被覆した金型を用意した。

比較のため無処理及び焼き入れしただけの金型なそれぞ
れ用意した。

上記の３種の金型な用いて繰り返し射出成形したところ
表４の結果を得た。

表４ 以上のように本発明によれば、耐摩耗性、耐食性、及び
／又は摩擦抵抗の低い成形金型が提供され、金型の長寿
命化が達成し得る。

これによりまた成形コストの大幅な低減が達成し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明が適用されるの成形金型の一例を示す
断面図、及び第２図は本発明の方法を実施する装置を示
す断面図の断面図である。 第１図 →　　　　　　　　　　　　１−　上ｒへＪＦｗ第２図 手続補正書 昭和６３年６月２１日 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 事件の表示　昭和６３年特許願第６０２８５号発明の名
称　　成型用金型とその製造方法補正をする者

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）可動側金型、固定側金型のキャビティを構成する
   表面の一部又は全面にダイヤモンド状薄膜を被覆したこ
   とを特徴とする成形用金型。
2. （２）シート状母型（スタンパー）を支持する金型のキ
   ャビティ側の表面にダイヤモンド状薄膜を被覆したこと
   を特徴とするディスク等の成形金型。
3. （３）成形金型のゲートカット部材のゲートカット部に
   ダイヤモンド状薄膜を被覆したことを特徴とする成形金
   型。
4. （４）成形金型のエアーベント部にダイヤモンド状薄膜
   を被覆したことを特徴とする成形用金型。
5. （５）前記特許請求の範囲第１項ないし第４項に記載の
   成形用金型において被覆するダイヤモンド状薄膜が、成
   形用金型を真空成膜室に位置付け、炭化水素ガスを導入
   し、これをイオン化させ、成形用金型の所定表面上に蒸
   着析出させることによって形成されることを特徴とする
   成形用金型の製造方法。