JP2003211475A

JP2003211475A - 光学用成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2003211475A
Application number: JP2002014977A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Takahashi; 治彦高橋; Mitsuru Tada; 充多田
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2002-01-24
Filing date: 2002-01-24
Publication date: 2003-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】大型且つ薄型であっても、光線透過性、低複
屈折性、機械的強度、及び微細凹凸の転写性に優れ、精
密光学部品や非接触式光学情報記録媒体基板として好適
な光学用成形体を製造する方法を提供すること。【解決手段】少なくとも一方の金型のキャビティ面
に、高さ又は深さが５０μ未満である微細凹凸が形成さ
れ、距離を置いて設けられた上金型及び下金型からなる
プレス成形機の下金型に、溶融したハロゲン不含有熱可
塑性樹脂を供給し、該溶融樹脂の温度が該樹脂のガラス
転移温度（Ｔｇ）に対し、（Ｔｇ＋１０℃）以上（Ｔｇ
＋１５０℃）未満の温度範囲にある間にプレスする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面に微細な凹凸
を有する光学用成形体の製造方法に関し、さらに詳しく
は、薄型・大型で、光線透過性、低複屈折性、及び機械
的強度に優れ、光記録媒体や液晶ディスプレイ装置用部
品等として好適な光学用成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＴＮ型、ＳＴＮ型、及びＴＦＴ型などの
種々のタイプの液晶表示装置が、その軽量薄型性や低消
費電力性等に注目されてパソコンやＴＶなどの種々のデ
ィスプレイ装置に応用されている。液晶表示装置は、液
晶セル基板、配向板、拡散板、集光板、導光板などの熱
可塑性樹脂を成形した多くの光学用成形体で構成される
が、近年液晶表示装置の薄型且つ大型化が進む中でそれ
らを構成する光学用成形体も薄型、且つ大型のものが成
形できる技術が望まれている。

【０００３】しかしながら、拡散板、集光板及び導光板
などの、片面または両面に微細な凹凸を有する光学用成
形体を薄型で且つ大型化するには多くの問題点があっ
た。拡散板は、視野角拡大のために片面または両面に微
細な凹凸面を有しており、その製造方法は、例えば特開
平８−３１３７０８号公報や特開平９−２５８０１３号
公報に開示されている。特開平８−３１３７０８号公報
によれば、溶融した環状オレフィン系樹脂を、表面にプ
リズム形状を有する冷却ロールと、ニップルロールで挟
んで押し出し冷却することにより片面に凹凸形状を形成
しているが、この方法では、微細な凹凸面を安定して転
写し難い。また、特開平９−２５８０１３号公報によれ
ば、ポリカーボネートフィルム表面にアクリル樹脂とシ
リカ粒子との含有液を塗布して光を拡散する凹凸面を形
成して拡散板を得ているが、この方法では、大型の拡散
板面上に均一な凹凸面を形成するのが困難である。

【０００４】集光板は、輝度を向上させるために片面ま
たは両面に微細な凹凸を有しており、その製造方法は、
例えば、特開平９―３２３３５４号公報に開示されてい
る。同公報によれば、ポリアクリレートなどの熱可塑性
樹脂フィルムを凹凸を有するロール金型にプレスして凹
凸面を転写して集光板を製造しているが、この方法で薄
型で且つ大型の成形体を製造すると、集光板に残留応力
が生じて形状の経時変化が生じる。

【０００５】導光板は、片面または両面に（反射機能や
集光機能を有する）微細な凹凸を有するものが用いられ
るようになってきており、その製造方法は、例えば、特
開平１０−２７５１２号公報に開示されている。同公報
によれば、上下面の少なくとも一方に微細な凹凸面を有
するキャビティ内にポリメチルメタクリレート等の熱可
塑性樹脂を溶融して注入ゲートを通して充填し射出成形
する方法が開示されている。しかしながらこの方法で
は、薄く大型のキャビティー内に溶融樹脂を均一に流入
させるのが困難で、成形品に残留応力が生じて複屈折値
が増大し、また、流動性を向上させるように樹脂の粘度
を下げる目的で分子量を小さくすると、成形体の機械的
強度が低下するという問題が生じた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光線
透過性、低複屈折性、及び機械的強度特性に優れ、しか
も少なくとも一面に微細な凹凸を有し薄く且つ大型の光
学用成形体を効率よく製造する方法を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、少なくとも
一方に微細な凹凸を有する上下２枚の金型の、下金型の
キャビティー上に溶融した熱可塑性樹脂を供給し、該溶
融樹脂がそのガラス転移温度に対して所定の温度範囲に
あるうちにプレス成形することにより、金型キャビティ
ーの微細凹凸の転写性に優れ、残留応力も低減されるた
めに複屈折値が小さく、樹脂の劣化等もないために光線
透過性や機械的強度に優れる、大型・薄型の成形体が得
られることを見出した。本発明は、これらの知見に基づ
いて完成するに至ったものである。

【０００８】かくして本発明によれば、（１）少なくと
も一方の金型のキャビティ面に、高さ又は深さが５０μ
未満である微細凹凸が形成され、距離を置いて設けられ
た上金型及び下金型からなるプレス成形機の下金型に、
溶融したハロゲン不含有熱可塑性樹脂を供給し、該溶融
樹脂の温度が該樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対し、
（Ｔｇ＋１０℃）以上（Ｔｇ＋１５０℃）未満の温度範
囲にある間にプレスすることを特徴とする光学用成形体
の製造方法、（２）プレス工程において、金型閉塞速度
を１回以上変化させることを特徴とする（１）記載の方
法、（３）光学用成形体が光ディスク基板である（１）
又は（２）記載の製造方法、（４）光学用成形体が液晶
表示装置用導光板である（１）乃至（３）記載の製造方
法、がそれぞれ提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の光学用成形体の製造方法
は、少なくとも一方の金型のキャビティ面に微細凹凸が
形成された、距離を置いて設けられた上金型及び下金型
からなるプレス成形機を用いる。上金型と下金型とを閉
塞させることにより一定形状の空間であるキャビティが
形成される。本発明においては、微細凹凸形状が、少な
くとも一方の金型のキャビティ面に形成されており、そ
れは上金型、下金型のいずれでもよい。

【００１０】微細凹凸形状は、使用目的に応じて適宜選
択できるが、本発明に用いる金型の微細凹凸は、それを
転写した光学用成形体が、非接触式光学式記録媒体用と
して、従来のレコードよりも高密度の情報の記録や再生
が可能な、また、液晶表示装置用に用いられる精密光学
部品として使用できる程度の微細形状を有しているもの
が好ましく、具体的には、凹凸の高さ又は深さが５０μ
ｍ未満であり、凹凸の幅、及び凹凸の間隔も、好ましく
は５０μｍ未満である。

【００１１】より具体的には、成形体を光ディスクなど
の非接触式光学式記録媒体に用いる場合には、例えば、
連続した溝（グルーブ）又は不連続の窪みや溝（ピッ
ト）などが成形体に転写できる凹凸形状が好ましい。こ
のような凹凸形状は、その高さ又は深さが、好ましくは
１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以下であり、さら
に好ましくは２μｍ以下であり、グルーブやピットの幅
が、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ以
下であり、さらに好ましくは２μｍ以下であり、溝の間
隔が、好ましくは１０μｍ以下、より好ましくは５μｍ
以下であり、さらに好ましくは２μｍ以下である。

【００１２】また、導光板ではクレーター、溝（Ｖ溝、
Ｕ溝など）、突起等が成形体表面に転写できる凹凸形状
が好ましい。なお、成形体表面のクレーターとはある一
部分の窪みを意味し、溝とは連続した線上の窪みであ
る。特にその配置方法に制限はなく、そのピッチ間隔に
おいて一定に配置されておればその機能は達成される
が、好ましくはピッチ間隔が成形体の使用状態を考え光
源から遠ざかるに従ってその密度が次第に疎から密の状
態へ変化するようにパターン化されているのが好まし
い。

【００１３】集光板では少なくとも片面に、微小なプリ
ズム形状の繰り返し形状を転写できる凹凸形状が好まし
い。

【００１４】距離を置いて設けられた上金型及び下金型
の構造としては、格別な限定はなく、例えば、平押し
型、押込型、半押込型、割型などの各種のものを用いる
ことができるが、精度の高い成形品が製造できること、
バリ取りが容易であること、多数個取りが容易であるな
どの理由から、半押込型または割型を使用することが好
ましい。本発明に使用される金型の材質としては、格別
な限定はなく合成樹脂や金属などを用いることができる
が、上記凹凸形状の加工性及び形状安定性に優れ、しか
も耐磨耗性、鏡面仕上げ性、耐食性、及び熱伝導性等の
観点から金属金型が用いられる。具体的な金属として
は、例えば、機械構造用鋼、合金工具鋼、ステンレス
鋼、銅系合金、アルミニウム合金などが挙げられるが、
強度、耐食性、耐磨耗性、鏡面仕上げ性などの観点か
ら、ステンレス鋼が好ましい。本発明で使用する金型
は、射出成形法で使用する金型ほどの耐圧性が要求され
ないので、金型全体の大きさを変えずにキャビティ部分
を大型化することができる。これによって、製造装置全
体を大型化することなく、大型の光学用成形体を製造す
ることが可能となる。本発明に使用される金型は、スチ
ーム、高温圧縮水、あるいは冷却水等を流通させること
のできる通媒孔が設けられていてもよい。その通媒孔に
より金型の昇温または降温を強制的に行うことができ
る。本発明においては、溶融樹脂塊を供給する金型を予
備加熱しておくことが光線透過性及び低複屈折性に優れ
た成形体を得る上で好適であり、また、プレス成形後に
冷却速度を上げることにより成形体の色調に優れ好適で
ある。

【００１５】本発明には、金型の微細凹凸を精密転写で
き、例えば繰り返し成形を行っても凹凸面を腐食等させ
ないために、繰り返し単位鎖中にハロゲン原子を含有し
ない熱可塑性樹脂、すなわち、ハロゲン不含有熱可塑性
樹脂を用いる。具体的には、ポリカーボネート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、
ポリアリレート、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリ
エステルサルホン、脂環式構造含有重合体樹脂などが挙
げられ、これらの中でも、ポリカーボネート、ポリアク
リレート、脂環式構造含有重合体樹脂などが好ましく、
環式構造含有重合体樹脂が特に好ましい。脂環式構造含
有重合体樹脂は、主鎖及び／または側鎖に脂環式構造を
有するもので、機械的強度、耐熱性などの観点から、主
鎖に脂環式構造を含有するものであることがさらに好ま
しい。ここでいう脂環式構造としては、機械強度、耐熱
性などの観点から、シクロアルカン構造が好ましく、脂
環式構造を構成する炭素原子数は、通常４〜３０個、好
ましくは５〜２０個の範囲である。脂環式構造を有する
繰り返し単位の割合は、透明性および耐熱性の観点か
ら、通常５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上で
ある。

【００１６】こうした脂環式構造含有重合体樹脂の具体
例としては、（１）ノルボルネン系重合体、（２）単環
の環状オレフィン系重合体、（３）環状共役ジエン系重
合体、（４）ビニル脂環式炭化水素系重合体、及びこれ
らの水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、ノ
ルボルネン系重合体水素添加物及びビニル脂環式炭化水
素系重合体などが好ましい。

【００１７】（１）ノルボルネン系重合体ノルボルネン系重合体は、ノルボルネン系モノマーの開
環重合体及びその水素添加物、ノルボルネン系モノマー
の付加重合体、ノルボルネン系モノマーとビニル化合物
の付加共重合体などが挙げられる。

【００１８】（２）単環の環状オレフィン系重合体単環の環状オレフィン系重合体としては、シクロヘキセ
ン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどの単環の環状
オレフィン系単量体の付加重合体を挙げることができ
る。

【００１９】（３）環状共役ジエン系重合体環状共役ジエン系重合体としては、シクロペンタジエ
ン、シクロヘキサジエンなどの環状共役ジエン系単量体
を１，２−または１，４−付加重合した重合体及びその
水素添加物などを挙げることができる。

【００２０】（４）ビニル脂環式炭化水素系重合体ビニル脂環式炭化水素系重合体としては、ビニルシクロ
ヘキセン、ビニルシクロヘキサンなどのビニル脂環式炭
化水素系単量体の重合体及びその水素添加物、スチレ
ン、α−メチルスチレンなどのビニル芳香族系単量体の
重合体の芳香環部分の水素添加物などを挙げることがで
きる。また、これらビニル脂環式炭化水素系重合体の立
体配置については、アタクティック、アイソタクティッ
ク、シンジオタクティックの何れでもよく、例えば、ダ
イアッド表示によるシンジオタクティシティーで、０〜
１００％の何れのものも用いることができる。

【００２１】本発明で使用される熱可塑性樹脂の分子量
は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測
定した重量平均分子量（Ｍｗ）が、好ましくは１５，０
００〜５００，０００、より好ましくは２０，０００〜
３００，０００、最も好ましくは２５，０００〜２０
０，０００の範囲であるときに、機械的強度、低複屈折
性、及び転写性等に優れる。分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ。
Ｍｎは本発明で使用される熱可塑性樹脂の分数平均子
量）は、好ましくは４以下、より好ましくは３以下、最
も好ましくは２．５以下である。本発明で使用される熱
可塑性樹脂のメルトフローレートは、２８０℃、荷重
２．１６ｋｇｆにおいて、好ましくは５〜２５０ｇ／１
０分、より好ましくは１０〜２３０ｇ／１０分である。
本発明で使用される熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔ
ｇ）は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、好
ましくは５０〜３００℃、より好ましくは６０〜２００
℃、最も好ましくは７０〜１８０℃である。これらの熱
可塑性樹脂は、それぞれ単独であるいは混合して使用す
ることができる。

【００２２】本発明に使用される熱可塑性樹脂には、本
発明の目的を損なわない範囲で、従来公知の耐熱安定
剤、耐候安定剤、帯電防止剤、スリップ剤、アンチブロ
ッキング剤、防曇剤、滑剤、染料、顔料、天然油、合成
油、ワックスなどのその他の成分が配合されていてもよ
い。たとえば、任意成分として配合される安定剤として
は、テトラキス［メチレン−３−（３，５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネート］メタ
ン、β−（３，５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフ
ェニル）プロピオン酸アルキルエステル、２，２’−オ
キザミドビス［エチル−３−（３，５−ジ−ｔ−ブチル
−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネ―トなどのフェ
ノ―ル系酸化防止剤；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸
カルシウム、１，２−ヒドロキシステアリン酸カルシウ
ムなどの脂肪酸金属塩；グリセリンモノステアレ―ト、
グリセリンジステアレ―ト、ペンタエリスリト―ルモノ
ステアレ―ト、ペンタエリスリト―ルジステアレ―ト、
ペンタエリスリト―ルトリステアレ―トなどの多価アル
コ―ル脂肪酸エステル；などを挙げることができる。こ
れらは単独で配合してもよく、組み合わせて配合しても
よい。たとえばテトラキス［メチレン−３−（３．５−
ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシフェニル）プロピオネ
―ト］メタンとステアリン酸亜鉛とグリセリンモノステ
アレ―トとの組み合わせなどを例示できる。これらの安
定剤は、１種または２種以上組み合わせて用いることが
できる。これらの安定剤は、前記熱可塑性樹脂１００重
量部に対して、通常０．０１〜２重量部、好ましくは
０．０５〜１重量部となるような量で用いることが望ま
しい。

【００２３】本発明においては、溶融した上記熱可塑性
樹脂をプレス成形機の下金型キャビティ面上に供給す
る。熱可塑性樹脂を溶融する方法は、常法に従えばよ
く、例えば加熱シリンダーで加熱溶解させる。熱可塑性
樹脂を加熱溶融させるシリンダーの温度は、該熱可塑性
樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対して、通常Ｔｇ〜
（Ｔｇ＋２００℃）、好ましくは（Ｔｇ＋５℃）〜（Ｔ
ｇ＋１８０℃）、より好ましくは（Ｔｇ＋１０℃）〜
（Ｔｇ＋１５０℃）範囲である。シリンダー内の溶融樹
脂の滞留時間は、格別な限定はないが、通常１時間以下
に、好ましくは０.７時間以下、より好ましくは０.５時
間以下である。この場合、樹脂ヤケ等の熱劣化を防止で
き、光学成形体が光線透過率や機械的強度に優れる。

【００２４】本発明においては、下金型キャビティ面上
に供給された溶融樹脂を、その温度が該溶融樹脂のガラ
ス転移温度（Ｔｇ）に対し、（Ｔｇ＋１０℃）以上、
（Ｔｇ＋１５０℃）未満、好ましくは（Ｔｇ＋２０℃）
以上、（Ｔｇ＋１４０℃）未満、より好ましくは（Ｔｇ
＋３０℃）以上、（Ｔｇ＋１３０℃）未満の温度範囲に
ある間にプレスすることを特徴とする。溶融樹脂の温度
が上記範囲にある間にプレスすることにより、得られる
光学成形体が、透明性、低複屈折性、機械的強度、及び
微細凹凸の転写性に優れたものとなる。また、この温度
範囲における溶融樹脂塊の粘度は、通常１，０００〜１
００，０００，０００ｐｏｉｓｅ、好ましくは２，００
０〜５０，０００ｐｏｉｓｅの範囲である。溶融樹脂を
下金型上に供給する手段としては、格別な限定はなく、
例えば、上記溶融樹脂を製造するシリンダー等のノズル
から吐出させて行うことができる。溶融樹脂供給量は、
金型キャビティを充填するに足る量でよい。本発明にお
いては、溶融樹脂を供給される金型は予備加熱されてい
るのが好ましい。金型の予熱温度は、使用熱可塑性樹脂
に応じて適宜選択されるが、上下金型のキャビティ表面
温度が、熱可塑性樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）に対
し、通常、Ｔｇ〜（Ｔｇ＋２００）℃、好ましくは（Ｔ
ｇ＋５℃）〜（Ｔｇ＋１８０℃）、より好ましくは（Ｔ
ｇ＋１０℃）〜（Ｔｇ＋１５０℃）の範囲である。溶融
樹脂を供給する時の金型の温度が過度に低いと、樹脂流
動性が著しく低下し、微細凹凸の転写性が低下し、光学
成形体の複屈折値も増大し、金型温度が過度に高いと、
樹脂ヤケ等の原因となり好ましくない。

【００２５】プレス工程プレス工程においては、下金型キャビティ面上に供給さ
れた溶融樹脂の温度を上記範囲に保持しつつ、下金型と
上金型とを閉塞して光学用成形体を成形する。本発明に
おいて、金型を閉塞する速度は、得られる光学用成形体
の微細凹凸転写性、残留応力等を考慮しつつ適宜に制御
することができるが、閉塞速度は、好ましくは1ｍｍ／
秒〜２５０ｍｍ／秒、より好ましくは２ｍｍ／秒〜２０
０ｍｍ／秒である。さらに本発明においては、プレス工
程の金型閉塞速度を１回以上変化させるのが好ましく、
第一段階と第二段階とに分けて不連続的に変化させるの
がより好ましい。この場合、第一段階の閉塞速度が、第
二段階の閉塞速度の好ましくは１１０％〜２５００％、
より好ましくは１２０％〜１０００％とすることによ
り、得られる成形体の表面転写性、反りが特に向上す
る。第二段階への切替えタイミングは特に規定はない
が、表面転写性と生産性のバランスから金型嵌合時のキ
ャビティークリアランスに対して１０１％〜２００％の
クリアランス時に切り替えることが好ましく、１０２〜
１５０％のクリアランス時がより好ましい。また、キャ
ビティー形状によっては各段階の閉塞速度を上述範囲内
にて連続的に変化させても構わない。

【００２６】プレス時のキャビティ内圧力は、通常１０
〜１５０ＭＰａで、保持時間は通常１秒〜５分程度であ
るが、成形体の大きさ、形状、転写精度等に応じて適宜
選択できる。本発明においては、また、プレス成形後に
冷却速度を上げることにより成形体の色調を好適にでき
る。成形後の冷却速度は、キャビティー内の樹脂温度を
該樹脂のガラス転移温度以下の温度まで冷却するまでの
時間で、通常２℃／秒以上、好ましくは２℃／秒以上で
且つ１５℃／秒以下、好ましくは３℃／秒以上で且つ１
０℃／秒以下の範囲である。

【００２７】光学用成形体本発明の方法で製造される光学用成形体は、薄型で且つ
大型であり、しかも微細な凹凸形状を有することを特徴
とする。光学成形体の形状は、格別限定はないが、通常
は平板形状である。「平板」とは、偏平な形状を有する
成形品であって、その主要面の最小幅（例えば、主要面
が四角形であるときはその短辺の長さ、また、主要面が
円形または楕円形のときは、直径または短径）Ｌと最大
厚さ（すなわち、主要面に垂直な方向の最大長さ）Ｔと
の比Ｌ／Ｔが２以上のものを示す。形状は、通常、正方
形、長方形、５角以上の多角形、真円形、長円形などか
ら選ばれる。光学用成形体の面積は、使用目的に応じて
適宜選択されるが、好ましくは２００ｃｍ^２以上、より
好ましくは３００〜１００００ｃｍ^２、さらに好ましく
は４００〜８０００ｃｍ^２の範囲である。平板の厚さ
も、使用目的に応じて適宜選択されるが、３ｍｍ以下、
好ましくは０．０１〜３ｍｍ、より好ましくは０．１〜
２.５ｍｍの範囲である。光学用成形体の凹凸形状は、
前述の金型キャビティー面の微細凹凸面を転写した形状
であり、その転写率は、例えば金型凹部の高さに対し、
それを転写した成形体凸部の高さの比率で、好ましくは
９０％以上、より好ましくは９５％以上である。

【００２８】本発明の方法で製造される光学用成形体の
光線透過率は、紫外・可視光分光機で測定される波長４
００ｎｍでの値で好ましくは８５％以上、より好ましく
は８７％以上、最も好ましくは８９％以上であり、複屈
折値は、複屈折測定装置（オーク社製、ＡＤＲ−１００
ＸＹ）を使用して測定される位相差で好ましくは３０ｎ
ｍ以下、より好ましくは２５ｎｍ以下、最も好ましくは
２０ｎｍ以下であり、機械的強度は、デュポン強度で好
ましくは０．４Ｊ以上、より好ましくは０．７Ｊ以上、
最も好ましくは１．０Ｊ以上である。上記の、微細な凹
凸形状を有し薄型で大型の光学用成形体の具体例として
は、拡散板、プリズムシートなどの集光板、導光板、回
折格子、光ディスク用基板、ハードディスク用基板など
が挙げられる。

【００２９】実施形態以下に、図面を参照しつつ、本発明の光学用成形体の製
造方法の具体的な実施形態を説明する。（第一実施形態）図１は、本発明の光学用成形体の製造
装置１の側面図である。第一実施形態においては、脂環
式構造含有樹脂を熱可塑性樹脂として使用し、光ディス
ク基板を製造する場合を例に挙げて説明する。

【００３０】本実施態様において樹脂溶融手段及び溶融
樹脂供給手段は、ホッパー１０とシリンダ１２、及びシ
リンダ１２の先端に設けられたノズルとから構成され
る。上記の樹脂はホッパー１０からシリンダ１２へと送
られるが、ホッパー１０の底部には、例えば、シャッタ
ーが設けられており、シリンダ１２内に窒素ガスを送り
込んだ後にシリンダ１２を密閉してシリンダ中の樹脂組
成物を低酸素濃度雰囲気下で溶融樹脂とすることができ
るようになっている。そして、シリンダ１２に送られた
樹脂組成物は、所定の温度で溶融され、水飴状の溶融樹
脂となる。次いで、一定量が計量されてノズルから吐出
され、後述する溶融樹脂供給装置により金型内に供給さ
れる。上記樹脂溶融手段に用いる装置としては、例えば
加熱シリンダーとその内部にスクリューを備えた可塑化
装置を挙げることができる。このような装置を用いるこ
とにより、均一に加熱溶融することが可能となる。溶融
樹脂の計量については、例えば溶融樹脂を受ける容体に
取り付けられた重量センサーによるフィードバック管理
や、シリンダー内で必要な溶融樹脂量を計量し、低速で
ノズルから吐出しながら、溶融樹脂を供給する方法など
を例示することができる。

【００３１】本態様の製造装置１においては、溶融した
樹脂組成物の溶融樹脂は金型１４および１６のキャビテ
ィ２０内に供給される。具体的には、例えば、図１に示
す溶融樹脂用アーム１８を用いて供給される。該アーム
１８は、容体１８ａ及び、該容体１８ａを金型１４およ
び１６のキャビティ２０内の所定の位置に配置するため
のアーム１８ｂとからなる。容体１８ａは、一定量の溶
融樹脂を入れられるように、皿状、椀状、カップ状など
の形状であるのが好ましい。

【００３２】なお、溶融樹脂を金型キャビティ内に供給
するための手段は、上記のような容体付アームに限られ
ず、溶融樹脂を挟みこんで保持するクランプ型のもので
あってもよく、また、容体に変えて、トレイを用いても
よく、この場合、前述の溶融樹脂吐出ノズルからトレイ
上に一旦溶融樹脂を吐出させ、該トレイを金型キャビテ
ィ内に移動させて溶融樹脂をキャビティ内に置くことが
できる。また、上記ノズル自体を樹脂の供給手段とする
こともできる。例えば、（１）ノズルを金型キャビティ
内に移動させて溶融樹脂を直接キャビティ内に吐出させ
て供給した後、該ノズルを金型外に移動させる方法や、
（２）ノズル吐出口を金型上に配置し、キャビティ内に
溶融樹脂を供給した後、該金型をスライドさせて、他方
の金型の真下に速やかに移動させるというような方法と
することができる。

【００３３】容体１８ａとこれを支持するアーム１８ｂ
により金型キャビティ内に溶融樹脂を供給する場合、溶
融樹脂が入れられた容体１８ａがアーム１８ｂを伸ばす
ことにより、上金型１４と下金型１６との間に挿入さ
れ、金型キャビティ２０内の任意の位置で停止し、速や
かに容体１８ａの天地を逆にするように回転して、容体
１８ａ内の溶融樹脂を下金型１６のキャビティ２０内に
供給する。溶融樹脂の供給が終了すると、アーム１８ｂ
は再び回転して容体１８ａをシリンダ１２から送られた
溶融樹脂を受け取ることができる状態に復帰させ、アー
ム１８ｂを縮めて上金型１４と下金型１６との間から容
体１８ａを引き出すことができるように構成されてい
る。

【００３４】上記のアームやクランプ、及びトレイなど
の溶融樹脂供給手段は、溶融樹脂の温度が必要以上に低
下しないように温度を維持する必要があるため、溶融樹
脂と接触する部分に断熱性の素材を用いたり、ヒーター
によって加熱されることが好ましい。また、溶融樹脂と
の剥離性を向上させるため、表面をフッ素樹脂製にした
り、窒化チタンなどでコーティングすることが好まし
い。容体１８ａとアーム１８ｂとは一体成型されていて
もよく、別々に製造されたものが結合されていてもよ
い。また、溶融樹脂を上述した金型に充填するために、
アームはその付け根の部分で回転するように構成されて
いてもよく、その途中に設けられた継ぎ手の部分から先
が回転するように構成されていてもよい。

【００３５】本実施態様の装置１で使用する金型は、図
２に示すような上金型１４と、下金型１６とを嵌合する
ことにより、一定形状の空間であるキャビティ２０を形
成できるように形成されている。このキャビティ２０の
形状は、光ディスク基板の形状に形成されている。下面
には複数の溝が同心円状に形成されている。溝の深さは
９５〜１０５ｎｍ、溝と溝との間隔（ピッチ）は０.５
〜１μｍである。

【００３６】本実施形態の方法においては、上記金型に
設けられた通媒孔２２に、スチームもしくは高温圧縮水
を流通させることによって金型の昇温を行い、主に温調
水を流通させて降温を行う。このような方法を用いるこ
とにより、昇温および降温を速やかに行うことができる
とともに、金型の温度分布のばらつきを低減し、温度制
御の精度を高めることができる。また、降温速度によっ
ては、温調水にかえて高温圧縮水を用いたり、温調水と
高温圧縮水とを併用して降温を行うこともできる。温調
水の温度は使用する成形体の形状、成形精度などに応じ
て任意に設定すればよい。

【００３７】通媒孔の数は特に限定されないが、複数設
けられていると、昇温および降温を速やかに行うことが
できる。昇温の際には上記の通媒孔にスチームもしくは
高温圧縮水を通し同時に同方向に通すか、またはこれら
と電熱ヒーターなどによる加熱とを併用することが好ま
しく、降温に際してはスチームや高温圧縮水を通したの
とは逆方向に温調水を通すことが好ましい。また、加熱
と冷却に使用する通媒孔は、同一である必要はなく、熱
可塑性樹脂のＴｇや成形品の形状、厚みに応じて加熱あ
るいは冷却専用の通媒孔を設けてもよい。

【００３８】金型を予熱する際には、上記方法により、
熱可塑性樹脂のＴｇ〜（Ｔｇ＋２００℃）、好ましくは
（Ｔｇ＋５℃）〜（Ｔｇ＋１８０℃）、より好ましくは
（Ｔｇ＋１０〜（Ｔｇ＋１５０℃）となるように加温し
ておく。加熱の速度は特に限定されないが、通常２℃／
秒以上、２０℃／秒以下、好ましくは３℃／秒以上、１
０℃／秒以下の昇温速度で金型を加熱する。昇温速度が
大きいほど、成形サイクルタイムを短縮し、生産性を向
上させられる点で好ましいが、必要以上に昇温速度を大
きくしようとすると装置的負荷が過大となる。

【００３９】金型１４および１６が所定の温度に達した
ところで、上述のようにして計量した一定量の溶融樹脂
を下金型１６のキャビティ２０内に供給する。金型キャ
ビティ内に供給された溶融樹脂温度がその熱可塑性樹脂
の（Ｔｇ＋１０℃）以上、好ましくは（Ｔｇ＋３０℃）
以上、（Ｔｇ＋１５０℃）未満、好ましくは（Ｔｇ＋１
００℃）未満に維持されているうちに、上金型１４と下
金型１６とを嵌合させてプレス成形する。本実施形態に
おいては、プレス工程は、第一段階の金型閉塞速度を１
００ｍｍ／秒〜３００ｍｍ／秒、第二段階の金型閉塞速
度を１ｍｍ／秒〜２００ｍｍ／秒とする。プレス時の圧
力は、成形品の大きさ、形状、成形精度によって適宜選
択されるが、通常はキャビティ内圧で、１０〜１２０Ｍ
Ｐａ程度である。この状態での保持時間については、通
常１秒〜５分程度である。

【００４０】ついで、上金型１４および下金型１６双方
の通媒孔２２を通しているスチームを止め、水に切り替
えて、スチームを流していたのとは逆方向に通して、上
下両方の金型を、熱可塑性樹脂のＴｇ−２０℃〜Ｔｇ−
８０℃の範囲まで強制的に冷却する。

【００４１】以上のようにすることにより、金型の昇温
および降温を速やかに行うことができるので、射出成形
と同等以上の高サイクルで導光板を製造することが可能
となる。

【００４２】本発明に用いる製造装置においては、ま
た、上記の各手段のうちの少なくとも１つの手段を低酸
素濃度雰囲気下で行うことが好ましく、特に、樹脂溶融
工程を低酸素濃度雰囲気下で行うことによって、樹脂の
着色防止効果が高くなる。ここで、「低酸素濃度雰囲
気」とは、通常、酸素分圧で１００ｈＰａ以下、好まし
くは５０ｈＰａ以下、より好ましくは２０ｈＰａ以下の
雰囲気をいう。低酸素濃度雰囲気とするには、装置を減
圧状態にするか、窒素ガス、アルゴンガスなどの不活性
ガス、およびこれらの混合ガスなどを使用して、装置内
の空気をこれらのガスで置換することで達成されるが、
コストの面から窒素ガスを使用することが好ましい。な
お、成形品中にボイドが発生することを防止するため、
樹脂原料中に含まれる水分や溶存空気を除去することが
好ましく、例えば原料ペレットを、（Ｔｇ−５０）℃以
上、Ｔｇ以下の温度で、１時間以上の予備加熱をするこ
とが好ましい。予備加熱の際、雰囲気は空気中でも良い
が、酸化劣化を極力防止するため、窒素などの不活性ガ
スを使用したり、更には減圧により低酸素濃度雰囲気と
することも有効である。

【００４３】本発明では、溶融樹脂の吐出口が金型のキ
ャビティ表面に直接設けられていない方が、成形体に吐
出口の後がゲート跡として残ることがなく好ましい。ま
た、本発明の製造方法ではプレスにより成形体を製造す
るため、前述したように、溶融樹脂の温度を、射出成形
の場合よりも低い温度に設定することができるため、樹
脂の熱劣化がなく、輝度に優れた成形品を得ることがで
きる。

【００４４】プレス成形では溶融樹脂の流動配向がな
く、また高圧で成形する必要がないことから残留応力も
小さいので、機械的強度、寸法安定性及び光学的均一性
に優れた成形体を得ることができる。さらにまた、本発
明の製造方法によれば成形体の光学特性に対する樹脂の
流動性の影響が小さいことから、樹脂の溶融指数（以
下、「ＭＩ」と略すことがある。）の選択の幅が大きく
なる。本発明の製造方法によって、例えばＰＭＭＡにお
いて、従来のサイドゲートを用いた射出成形法では、流
動性、及び分解温度の問題から成形が困難であった成形
品も、成形が可能となる。ポリメチルメタクリレート
（ＰＭＭＡ）を使用する場合には、約１３０〜２２０℃
で溶融樹脂とし、約１３０〜２２０℃でプレスし、強制
冷却すればよい。

【００４５】なお、光ディスク基板の成形中に生じたバ
リは、基板を取り出す前に、本発明の製造装置の金型内
に設けられた、エア、油圧、電気などで駆動するカッタ
ー等によって除去される。もちろん、打ち抜き機のよう
なバリ取り装置を別途用意し、成形後にカットすること
もできる。また、正確に樹脂計量を行なうことで成形時
のバリ発生を無くすことも可能である。上記方法により
バリが除去された光ディスク基板は、次いで、エア、イ
ジェクトピン、コア突き出しなどの手段によって金型か
ら取り出すことができる。

【００４６】

【実施例】以下、本発明について、製造例、実施例、及
び比較例を挙げて、より具体的に説明するが、本発明の
範囲はこれらの例に限定されるものではない。これらの
例において、［部］は、特に断りのない限り、重量基準
である。また、各種物性の測定法は、次のとおりであ
る。

【００４７】（１）分子量分子量は、シクロヘキサンを溶媒とするゲルパーミエー
ションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）で測定されるポリ
イソプレン換算値として測定した。（２）水素添加率水素添加率は、^１Ｈ−ＮＭＲにより測定した。（３）ガラス転移温度（Ｔｇ）ガラス転移温度（Ｔｇ）は、示差走査熱量計（ＤＳＣ
法）により測定した。（４）溶融樹脂の温度赤外線式放射温度計を用いて、溶融樹脂の表面温度を測
定した。（５）成形体の転写率実施例の光ディスクの場合は、光ディスク基板上の、グ
ルーブで隔てられた凸部の高さ（ｈ）を原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）にて測定し、それに対応する金型キャビティ
の溝深さに対する前記（ｈ）の比率（％）を計算して評
価した。（６）エラーレート得られた光ディスク基板に、公知のスパッタリング方法
により金属記録膜を形成し、上記転写率と、光ディスク
基板の複屈折値に影響するエラーレートを以下の方法に
より測定して評価した。ＤＶＤデコーダー（ケンウッド
ティー・エム・アイ製ＤＲ−３３４０）にてＰＩエラ
ーレートを測定した。２５０個／８ＥＣＣ以下を◎、２
５０〜２８０個／８ＥＣＣを○、２８０個／８ＥＣＣ以
上を×とした。尚、ＰＩエラーレートとは、ＤＶＤを再
生する際に、機器的に訂正することによりそのまま再生
が継続可能なエラーの訂正をどれだけ実行したかを示す
値であり、単位「８ＥＣＣ」は、ＤＶＤトラックの一定
のエリアの範囲を示す。

【００４８】［製造例１］窒素雰囲気下、８−エチルテ
トラシクロ［４．４．０．１^２，５．１^７，１０］−ド
デカ−３−エン（以下、ＥＴＤと略す）１５部、トリシ
クロ［４．３．０．１^２，５］デカ−３，７−ジエン
（ジシクロペンタジエン、以下、ＤＣＰという）８５部
を脱水したシクロヘキサン２５０部に溶解し、分子量調
節剤として１−ヘキセン１．２部を添加して、公知のメ
タセシス開環重合触媒で重合し、次いで公知の方法で水
素添加し、ＥＴＤ／ＤＣＰ開環共重合体水素添加物Ａを
得た。重合体中の各ノルボルネン類の共重合比率を、重
合後の溶液中の残留ノルボルネン類組成（ガスクロマト
グラフィー法による）から計算したところ、ＥＴＤ／Ｄ
ＣＰ＝１５／８５でほぼ仕込組成に等しかった。このＥ
ＴＤ／ＤＣＰ開環重合体水素添加物の、重量平均分子量
（Ｍｗ）は３２，０００、Ｍｗ／Ｍｎは２．１、ＭＦＲ
は５２ｇ／１０分、水素添加率は９９．９％、Ｔｇは１
０３℃であった。

【００４９】得られた開環重合体水素添加物１００部
に、老化防止剤（チバガイギー社製イルガノックス１０
１０）０．２部添加し、２軸混練機（東芝機械社製ＴＥ
Ｍ−３５Ｂ、スクリュー径３７ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝３２、ス
クリュー回転数２５０ｒｐｍ、樹脂温度２１０℃、フィ
ードレート１０ｋｇ／時間）で混練して押し出し、ペレ
ット化した。

【００５０】［実施例１］（プレス成形用金型）ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０ｊ
２）製で、内部に加熱、冷却用の通媒孔を有する、拡散
板用のプレス金型を作成した。この金型の嵌合時に形成
されるキャビティの形状は、厚みが０．６ｍｍ、大きさ
が１３０ｍｍφであり、キャビティ片面には、ＤＶＤ−
ＲＯＭ用の、深さ１００ｎｍ、ピッチ０．７４μの溝が
同心円状に形成されている。

【００５１】（プレス成形装置）（Ａ）下部に窒素ガス導入口を設けたホッパーと加熱シ
リンダー、および加熱シリンダーの内部にスクリューを
備えた、樹脂溶融部と、（Ｂ）樹脂溶融装置から吐出さ
れる溶融樹脂を受け、重量センサーを備えた容器と、容
器を動かすアームとを備えた溶融樹脂供給部と、（Ｃ）
プレス用金型をセットして、これを嵌合、加圧可能なプ
レス部とを有するプレス成形装置に、前記拡散板用の金
型を設置した。金型通媒孔には、スチームと温調水の配
管を、切り替えバルブを介して接続した。

【００５２】（光ディスク基板の成形）製造例１のペレ
ットを、８０℃、４時間で加熱予備乾燥を行った後、前
記プレス成形装置の樹脂溶融部のホッパーに供給した。
ホッパーには前記窒素ガス導入口より窒素ガスを流通さ
せ、窒素ガスはホッパー中の樹脂ペレットの隙間を抜け
てホッパー上方に向けて流通させ、さらに、加熱シリン
ダー内部にも導入されるようにした。金型は、予めスチ
ームを流通させて１６０℃に昇温した。その際、２０℃
の金型が１６０℃に達するまでの時間は４０秒であり、
平均昇温速度は３．５℃／秒であった。加熱シリンダー
内部に供給された樹脂を２２５℃で溶融させ、吐出口よ
り７２ｇの溶融樹脂として溶融樹脂供給部の容器上に吐
出した。溶融樹脂は直ちに開かれた上下金型の間に移動
させ、アームの反転によって容器上から下金型キャビテ
ィ内に供給された。

【００５３】キャビティ主面上に供給された溶融樹脂の
温度が１００℃の状態で上下金型を嵌合させプレスを行
った。プレスは、第一段階で金型閉塞速度を２００ｍｍ
／秒〜７ｍｍ／秒に連続的に変化させて行い、一旦金型
をストップした状態で１秒保持した後、再び第二段階で
５０ｍｍ／秒〜７ｍｍ／秒に連続的に変化させて行っ
た。水で、最大型締力が２０ｔ以下であるように加圧し
ながら、金型を閉じた状態で１０秒間保持した。次いで
金型の通媒孔にスチームに替えて２０℃の温調水を流通
させ、金型を６０℃まで降温させた時点で上下金型を開
き、成形された拡散板を取り出した。その際、６０℃ま
での降温時間は約３０秒で、平均降温速度は約３．３℃
／秒であった。次いで、金型の通媒孔に再びスチームを
流通させて１６０℃に昇温した。昇温に要した時間は約
３０秒であった。ここで、前記プレス、降温、取り出し
の工程の間に形成された、次の溶融樹脂を再び金型に供
給し、プレスを行った。このようにして、連続的に拡散
板の成形を行った。連続成形の際のサイクルタイムは約
７０秒であった。得られた光ディスクは厚さ０．６ｍ
ｍ、１３０ｍｍφであり、片面に深さ約１００ｎｍの溝
が同心円状にピッチ０．７４μｍで形成されていた。

【００５４】前述の方法により、光ディスク基板の溝転
写率を測定した後、記録層を形成してエラーレートを評
価した。結果を表１に記載する。

【００５５】

【表１】

【００５６】［実施例２］プレス時の溶融樹脂温度を１
８０℃に変えた以外は、実施例同様に光ディスク基板を
成形して評価した。結果を表１に記載する。

【００５７】［比較例１］プレス時の溶融樹脂温度を１
１０℃に変えた以外は、実施例同様に光ディスク基板を
成形して評価した。結果を表１に記載する。

【００５８】以上、実施例、比較例を比較すると、微細
凹凸を有する金型を用いて、溶融樹脂温度が本発明の方
法規定の範囲にある状態でプレス成形を行って得られた
光ディスク（実施例１、２）は、溝の転写性にも優れ、
複屈折値に起因するエラーレートが格段に小さいのに比
較し、溶融樹脂温度が本発明の方法規定の範囲外にある
状態でプレス成形を行って得られた光ディスク（比較例
１）は、溝の転写性が低下し、エラーレートも増大して
いる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、大型且つ薄型であって
も、光線透過性、低複屈折性、機械的強度、及び微細凹
凸の転写性に優れ、精密光学部品や非接触式光学情報記
録媒体基板として好適な光学用成形体を製造する方法が
提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、プレス成形装置を表す図である。

【図２】図２は、プレス圧縮用金型を表す断面図であ
る。

【符号の説明】

１プレス成形装置１０ホッパー１２シリンダ１２’ ノズル１４上金型１６下金型１８アーム２０キャビティ２２熱媒または冷却用通媒孔２４スタンパ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｂ２９Ｌ 11:00 Ｆターム(参考） 4F202 AF01 AG01 AG05 AG19 AH79 AR06 AR12 CA09 CB01 CK11 CL02 CN01 CN21 4F204 AA12 AE01 AH73 AH79 AR06 FA01 FB01 FN11 FN15 5D121 AA02 DD04 DD20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方の金型のキャビティ面
に、高さ又は深さが５０μ未満である微細凹凸が形成さ
れ、距離を置いて設けられた上金型及び下金型からなる
プレス成形機の下金型に、溶融したハロゲン不含有熱可
塑性樹脂を供給し、該溶融樹脂の温度が該樹脂のガラス
転移温度（Ｔｇ）に対し、（Ｔｇ＋１０℃）以上（Ｔｇ
＋１５０℃）未満の温度範囲にある間にプレスすること
を特徴とする光学用成形体の製造方法。
【請求項２】プレス工程において、金型閉塞速度を１
回以上変化させることを特徴とする請求項１記載の方
法。
【請求項３】光学用成形体が光ディスク基板である請
求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】光学用成形体が液晶表示装置用導光板で
ある請求項１乃至３記載の製造方法。