JPH02295718A - 射出成形用金型 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、特に音響機器用やＯＡ機器用などの光学式デ
ィスクの成形に適した射出成形用金型に関する。

（従来の技術） 近年、各種データファイルのようなパッケージ型情報媒
体の様相を大きく変えつつあるものの一つが光ディスク
である。この光ディスクは、微小なピットの有無によっ
て情報を記録し、微小スポットのレーザ光を用いて光学
的に再生を行うもので、非接触であるため耐久性に優れ
、また高密度の記録が可能である。この光ディスクは、
コンパクトディスクやレーザーディスクなどの音響、映
像用として普及したものであり、デジタル信号記録によ
って高精度に原音の再生を可能にしたものである。

このような再生用光ディスクは、以下のようにして製造
されている。

すなわちまず、記録ビットに対応する微小突起が形成さ
れたスタンバを作製し、このスタンパを固定側型部と可
動側型部とによって光ディスクの形状に対応したキャビ
ティが形成される射出成形用金型のキャビティ構成面に
取り付け、ポリメチルメタクリレート樹脂やポリカーボ
ネイト樹脂などを射出充填することによって光ディスク
を製造している。

この光ディスク成形用金型の素材としては、従来、高硬
度で熱伝導率の高い特殊ステンレス鋼、たとえばスタバ
ックス（商品名）などが用いられてきたが、スタンパの
交換時などに鏡面仕上げしたキャビティ構成面にキズが
発生しやすく、また１５０万〜２００万ショットで金型
が摩耗したり、くもりが発生するため、再研磨が必要で
あり、光ディスクの生産効率を低下させるなど、金型が
製造コストを上昇させる要因となっていた。

これに対して、炭化ケイ素焼結体のようなセラミックス
部材を射出成形用金型の少なくともキャビティ構成而を
なす部分に用いることが提案されている（特開昭８２−
１８１１１８号公報参照）。

たとえば炭化ケイ素焼結体は、従来の特殊ステンレス鋼
などに比べて約５倍程度と硬度が高いため、キズがつき
にくい上に摩耗量も少なく、寿命が格段にのびるととも
に、熱伝導性に優れているため、！サイクル当りの成形
時間を短縮することも可能であるなどの利点を有してい
る。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述した炭化ケイ素焼結体のようなセラ
ミックス部材には、微小なボアが不可避的に存在し、特
に表面部に集中して存在するため、このような状態のセ
ラミックス部材によって射出成形用金型のキャビティ構
成面を形成すると、表面部のボアなどが成形した光ディ
スクの表面に転写され、良好な製品が得にくく、さらに
は製品として使用不可能になるということもあった。

そこで、本出願人は先に、セラミックス部材のキャビテ
ィ構成面にＣＶＤ法によってセラミックス薄膜を形成し
、表面改質を行う方法を提案している。ＣＶＤ法によれ
ば、密着性に優れた薄膜を形成でき、ほぼ表面状態の良
好なものが得られるものの、母材となるセラミックス部
材の表面に、比較的大きなボアやキズが存在していると
、結晶成長が不規則となり、母材表面のボアやキズがセ
ラミックス薄膜表面に僅かに残るという難点があり、さ
らに平滑性に優れたキャビティ構成面が強く望まれてい
る。

本発明は、このような課題に対処するためになされたも
ので、特に先ディスクのような高品位が求められる樹詣
製品などの成形における良好な品質の達成と、金型自体
の長寿命化を可能にした射出成形用金型を提供すること
を目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） すなわち本発明は、固定側型部と、この固定側型部に対
して進退自在に配置される可動側型部とを具備し、これ
ら固定側型部と可動側型部とを所定の面で当接させた際
に所要形状のキャビティが形成される射出成形用金型に
おいて、前記固定側型部および可動側型部の少なくとも
一方がセラミックス部材で形成されているとともに、こ
のセラミックス部材のキャビティ構成面に、化学的蒸着
法による緻密質薄膜を介して、あるいは緻密質薄膜が介
在する化学的蒸゛着法によるセラミックス層が形成され
ていることを特徴としている。

（作　用） 本発明の射出成形用金型においては、固定側型部および
可動側型部の少なくとも一方がセラミックスＩ　材によ
って形成されており、このセラミックス部材のキャビテ
ィ構成面に化学的蒸若法（以下ＣＶＤ法と記す。）によ
るセラミックス層が形成されている。ＣＶＤ法によるセ
ラミックス層は、比較的緻密質であるとともに、母材と
の密着性にも優れている。また、本発明のセラミックス
層は、母材となるセラミックス部材表面に形成されたＣ
ＶＤ法による緻密質薄膜を介して形成されているか、あ
るいはこの緻密質薄膜が介在する多層構造のセラミック
ス層である。

そして、この母材表面または中間に形成された緻密質薄
膜は、母材表面のボアやキズなどの存在に拘らず平滑に
形成でき、この平滑な緻密質薄膜上にセラミックス薄膜
を形成することによって、ＣＶＤ時における結晶成長が
均一化でき、緻．密でボアなどのない表面性に優れたセ
ラミックス薄膜が得られる。したがって、製品品質を著
しく向上させることが可能になるとともに、金型の長寿
命化が達成できる。

（実施例） 以下、本発明の射出成形用金型を光ディスク成形用金型
に適用した実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、光ディスク成形用金型の一実施例の構成を示
す図であり、この光ディスク成形用金型は、射出装置１
のノズルに当接される固定側型部１０と、この固定側型
部１０との当接位置と製品取り出し位置間を図示を省略
した駆動機構によって移動可能とされている可動側型部
２０と、この可動側型部２０の外周に固着された胴型部
３０とによって、所定の光ディスク形状に対応するキャ
ビティ４０が形成されるように構成されている。

固定側型部１０は、特殊ステンレス鋼のような金属部材
によって形成された固定側金型本体１１の凹部１１ａ内
にキャビティ構成部１２が嵌着されており、このキャビ
ティ構成部１２の表面にキャビティ構成面となるセラミ
ックス層１３が形成されている。また、キャビティ構成
部１２にはスブル一部１４に接続された貫通孔１２ａが
形成されている。

また、可動側型部２０も同様に、金属部材によって形成
された可動側金型本体２１の凹部２ｌａ内にキャビティ
構成部２２が嵌着されており、このキャビティ構成部２
２の表面にキャビティ構成而となるセラミックス層２３
が形成されている。

この可動側型部２０には、キャビティ構成部２２の中心
近傍に形成された貫通孔２２ａによってスタンパ４１が
装着されている。

なお、固定側金型本体１１および可動側金型本体２１内
には、それぞれ成形後の冷却用の冷媒流通部１５、２４
が設けられている。

固定側型部１０および可動側型部２０それぞれのキャビ
ティ構成面となるセラミックス層１３、２３は、ＣＶＤ
法による緻密質薄膜を含む多層構造とされている。この
多層構造のセラミックス層としては、たとえば第２図に
示すように、キャビティ構成部１２、２２となるセラミ
ックス部材５１上に、まずＣＶＤ法による緻密質薄膜５
２が形成され、さらにその上にキャビティ構成面となる
ＣＶＤ法によるセラミックス薄膜５３が形成されたもの
や、第３図に示すように、セラミックス部材５１上に、
まずＣＶＤ法によるセラミックス薄膜５４が形成され、
その上に形成された緻密質薄膜５５を介してキャビティ
構成面となるＣＶＤ法によるセラミックス薄膜５６が形
成されたものなどである。

上記最上層となるセラミックス薄膜５３、５６は、最終
的にラッピング加工のような鏡面仕上げが施されてキャ
ビティ構成面となる。

これらセラミックス層１３、２３の各層は、いずれも常
圧ＣＶＤ法、減圧ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法など、各
種ＣＶＤ法を使用することによって形成可能である。キ
ャビティ構成面となるＣＶＤ法によるセラミックス薄膜
５２、５６や３層構造の際の下層側のセラミックス薄膜
５４に用いる材質としては、Ｓａｃ　，　８１３　Ｎ　
４、Ｚｒ０２　、ＡＩＮ　，Ａｔ；＋Ｏｔ、８１＾１Ｏ
Ｎなどが例示され、たとえば金型の長寿命化の達成には
ＳＩＣが、成形速度の高速化の達成にはＡβＮが、表面
の平滑性、すなわち製品品質のさらなる向上にはＳｌ３
Ｎ．が好適している。なお、３層構造とする場合のセラ
ミックス薄膜５４、５６どうしは、同種の材質で形成し
てもよいし、異なった材質で形成してもよい。

また、緻密質薄膜５２、５５に使用する材質としては、
ＴＩＮ　ＳＴｉＣなどが例示され、セラミックス薄膜５
２、５４、５６の材質と熱膨脹率の差が小さい材質を選
定することが好ましい。

なお、セラミックス層１３、２３の厚さは、総計で数μ
層〜数１００μ一が適しており、好ましくは５０μｌ以
上である。また、緻密質薄膜５２、５５の厚さは、母材
側の影響が表面に及ばなければよく、材質や形成条件に
よっても異なるが、たとえば０．１μ１〜５０μ信程度
で充分である。

たとえば第２図に示すように、セラミックス層を緻密質
薄膜５２を含む２層構造とすることによって、緻密質薄
膜５２はセラミックス部材５１表面のボアなどの存在に
拘らず平滑に形成することができるため、その上に形成
するセラミックス薄膜５３は、均一に結晶成長させるこ
とができ、その表面性を大幅に向上させることが可能と
なる。

また、第３図に示すように、セラミックス層を緻密質薄
膜５５を含む３層構造とすることによって、セラミック
ス部材５１上に存在するボアなどがかなり大きい場合に
おいても、セラミックス部材５１表面に形成したセラミ
ックス薄膜５４によってその影響が軽減され、その上に
形成する緻密質薄膜５５はほぼ平滑に形成できる。これ
によって上記２層構造体と同様に、最上層のセラミック
ス薄膜５６の表面性を大幅に向上させることができる。

このように３層構造とすることによって、比較的大きな
ボアの影響も充分に排除できる。

また、キャビティ構成部１２、２２は、要求される金型
特性に応じて各種素材によって形成され、たとえばセラ
ミックス部材によって形成すれば、セラミックス層１３
、２３による硬度向上効果をさらに良好なものとできる
。キャビティ構成部１２、２２に使用されるセラミック
ス部材としては、ＳＩＣ　ＳＳｌ，　Ｎ　４、ｚ『０２
、＾ＩＮ　ＳＡＩ２　Ｎ　３、８１＾ＩＯＮなど、各種
セラミックス焼結体の適用が可能である。

次に、具体的に第１図に示した構成に基いてコンパクト
ディスク成形用金型を作製し、種々の特性を評価した結
果について説明する。

実施例１ まず、ＳＩＣ粉末に焼結助剤として８４Ｃを２ＴＩＩ量
％と結合剤としてフェノール樹脂を５重一％とを添加・
混合した後、スプレードライヤにて造拉し、この造粒粉
をプレス成形によって、固定側および可動側のキャビテ
ィ構成部１２、２２それぞれの形状に対応させた成形体
を作製した。

次いで、これら成形体を窒素ガス雰囲気中で脱脂し、続
いて２１００℃〜２２００℃で焼成してＳｉＣ焼結体を
作製した。

次に、これらＳＩＣ焼結体に形状付与のための粗加工を
施してキャビティ構成部１２、２２とし、これらの表面
にＣＶＤ法によって２層構造のセラミックス層１３、２
３を以．下の手順にしたがって形成した。

まず、これらキャビティ構成部１２、２２の表面を１１
０１ガスで純化処理した後、反応容器にセットし、ＴＩ
ＣＩ　４ガス、Ｎ２ガスおよび１１２ガスを原料ガスと
して用い、ＴＩＣＩ　４　＋　１／２Ｎ２　＋　２１１
２→ＴＩＮ＋４ＮＣＩの反応にしたがって、緻密質薄膜
５２として膜厚１０μｌのＴＩＮ薄膜を形成した。次に
、このＴＩＮ薄膜上に、ＳＩＣＩ　Ａガスと０１１４ガ
スとを原料ガスとして用い、Ｓｉｌｌ　４　＋　ＣＨ４
→ＳＩＣ　＋４１１ＣＩの反応にしたがって、セラミッ
クス薄膜５３として膜厚１００μ■のＳＩＣ薄膜を形成
した。

得られた２層構造のセラミックス層１３、２３は、それ
ぞれＳＩＣ薄膜がＴ　Ｉ　Ｎ薄膜上で均一に結晶成長し
たものであり、ほとんどボアの存在しない極めて良好な
薄膜であった。

次に、このようにしてセラミックス層１３、２３を形成
したキャビティ構成部１２、２２を、予めこれらが嵌合
可能な凹部を設けて特殊ステンレス鋼によって形成した
固定側金型本体１１と可動側金型本体２１とに、それぞ
れ接着剤によって固定し、セラミックス層１３、２３の
表面を研磨した後ラッピング加工して、固定側型部１０
と可動側型部２０とを作製した。

そして、可動側型部２０の所定の位置に同様に特殊ステ
ンレス鋼によって形成した胴型部３０を固定し、射出成
形用金型を得た。

比較例１ 実施例１におけるセラミックス層の形成を省いたＳＩＣ
焼結体からなるキャビティ構成部１２、２２を用いて、
それぞれ固定側型部１０と可動側型部２０とを作製し、
同様に射出成形用金型を得た。

比較例２ 実施例１で作製したキャビティ構成部１２、２２の表面
に、ＣＶＤ法によってセラミックス層１３、２３として
膜厚１００μ一のＳＩＣ薄膜を１層措造で形成する以外
は、実施例１と同様に射出成形用金型を作製した。

これら実施例１、比較例１および２の射出成形用金型を
用いて、それぞれ型締め圧ｆ３０ｔｏｎｒで射出成形機
に取り付け、ポリカーボネート樹脂（コンパクトディス
ク用グレード）を用い、樹脂温度８００℃、射出圧力１
０００ｋｇｆ’／ｃ＋Ｊの条件でコンパクトディスクを
成形し、各特性を評価した。

その結果、それぞれ４００万ショット以上の連続成形に
充分耐え、また成形速度も従来の特殊鋼を用いたものに
比べて高速化できたものの、比較例１の金型によって成
形したコンパクトディスクの表面には微小な凹凸が多数
発生しており、実施例２の金型によるものは比較例１に
よるものより改善されてはいたが、ボアの存在が目視で
確認できたのに対し、実施例１の金型で成形したコンパ
クトディスクの表面は非常に平滑で、ボアの存在を目視
で確認することは不可能であった。

実施例２ 実施例１で作製したキャビティ構成部１２、２２の表面
にＣＶＤ法によって３層構造のセラミックス層１３、２
３を以下の手順にしたがって形成する以外は、同様に射
出成形用金型を作製した。

まず、これらキャビティ構成部１２、２２の表面をＩＣ
Ｊ２ガスで純化処理した後、反応容器にセットし、まず
実施例１におけるセラミックス薄膜５３と同一条件でセ
ラミックス薄１１！Ｉ５４となる膜厚約５０μ一の３１
０薄膜を形成した。次いで、緻密質薄膜５５として膜厚
約１μｍのＴＩＮ薄膜を形成し、さらにこの上にセラミ
ックス薄膜５６として膜厚約４９μ１のＳＩＣ薄膜を形
成した。

得られた３層構造のセラミックス層１３、２３は、下層
側のＳＩＣ薄膜によって母材表面の影響が緩和され、さ
らにその上のＴＩＮ薄膜によってほぼ完全に影響が消滅
し、その上に形成されたＳｉＣ薄膜はさらに均一に結晶
成長したものであり、ボアが存在しない極めて良好な薄
膜であった。

この実施例の射出成形用金型も、４００万ショット以上
の成形に充分に耐えられ、長寿命化が達成され、得られ
た製品品質も非常に良好なものであった。

なお、以上の実施例では固定側型部および可動側型部そ
れぞれのキャビティ構成面にセラミックス層を形成した
例について説明したが、いずれか一方のみの形成でも、
それぞれに応じた効果が得られる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の射出成形用金型によれば、
光ディスクのような要求品質の高い製品を高品質を維持
して成形できるとともに、金型自体の耐久性に優れ、長
寿命化が達成できるため、製造コストを低減することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の射出成形用金型の構成を示
す図、第２図および第３図はそれぞれ第１図におけるセ
ラミックス層の一例を示す図である。 １０・・・・・・固定側型部、１１・・・・・・固定側
金型本体、１２、２２・・・・・・キャビティ構成部、
１３、２３・・・・・・セラミックス層、２０・・・・
・・可動側型部、２１・・・・・・可動側金型本体、３
０・・・・・・胴側型部、４０・・・・・・キャビティ
、５１・・・・・・セラミックス部材、５２、５５・・
・・・・ＣＶＤ法による緻密質薄膜、５３、５４、５６
・・・・・・ＣＶＤ法によるセラミックス薄膜。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定側型部と、この固定側型部に対して進退自在
   に配置される可動側型部とを具備し、これら固定側型部
   と可動側型部とを所定の面で当接させた際に所要形状の
   キャビティが形成される射出成形用金型において、 前記固定側型部および可動側型部の少なくとも一方がセ
   ラミックス部材で形成されているとともに、このセラミ
   ックス部材のキャビティ構成面に、化学的蒸着法による
   緻密質薄膜を介して、あるいは緻密質薄膜が介在する化
   学的蒸着法によるセラミックス層が形成されていること
   を特徴とする射出成形用金型。