JP2000311382A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 透過膜の厚さムラを抑制することができる光
ディスクを提供する。 【解決手段】 凹凸形状のピットまたは案内溝を有する
ディスク基板２の表面に反射膜６或いは記録膜８を形成
し、この反射膜或いは記録膜の上に透過膜を形成し、こ
の透過膜２４側から記録或いは再生用のレーザ光が照射
される光ディスクにおいて、前記透過膜は、接着層１２
Ａと樹脂シート１４とを積層してなり、前記接着層の厚
さＨ１は、前記透過膜Ｈの厚さの略１／３以下に設定す
る。これにより、透過膜の厚さムラを大幅に抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク基板より
薄い透過膜を有し、この透過膜を通してレーザ光を照射
することにより情報を記録再生する光ディスクに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、記録再生に使用する光源
が、半導体レーザとなったこと及び取り扱いの簡便さか
らこの２０年間に急速に普及した。当初の光ディスク
は、レーザディスクとも呼ばれ、直径３０センチの透明
基板上にピットと呼ばれる微少な凹凸を形成することに
より情報を記録していた。使用するレーザ光の波長は、
７８０ｎｍ程度である。一般的に光ディスクから信号を
読み出すとき、どの程度の細かな信号を読み出すことが
できるかは、使用するレーザ光の波長と再生光ヘッドが
使用するレンズの開口数とで決定される。そして、同一
の波長を有するレーザ光を使用した場合、光ヘッドのレ
ンズの開口数を大きくすることによって、より高密度に
記録された情報を再生することができるようになる。し
かしながら、レンズの開口数を大きくすると、光の光路
長が異なることによって生じる光の収差は、開口数の４
乗で増加するので、光路長の差を生ぜしめる原因となる
レーザ光透過膜の厚さムラは極力抑制しなければならな
い。

【０００３】例えば波長が７８０ｎｍのレーザ光、開口
数が０．４５の対物レンズを使用する光ディスクのＣＤ
システムでは、透過膜の厚さムラは２００μｍ以内に抑
える必要があった。次に開発された波長６３５ｎｍのレ
ーザ光、開口数が０．６の対物レンズを使用する光ディ
スクのＤＶＤシステムでは透過膜の厚さムラは６０μｍ
以内に抑える必要があった。このように、高密度光ディ
スクになるに従いディスクの製作精度は加速度的に厳し
くなる。一方、次世代の光ディスクとして期待されてい
る、波長が４２０ｎｍのレーザ光、開口数が０．８の対
物レンズを使用する光ディスクでは透過膜の厚さムラは
なんと６μｍ程度に抑えなければならなくなっている。
このように、光ディスクの高密度化に対応して、透過膜
の厚さムラを厳しく抑えなければならない。

【０００４】使用するレーザ光の波長が４２０ｎｍ、対
物レンズの開口数が０．８の光ディスクシステムでは、
透過膜の厚さは０．１ｍｍ程度のものが一般的である。
この光ディスクを作成するには、例えば凹凸形状のピッ
トとして情報が刻印された１ｍｍ程度の厚さのディスク
基板上の情報刻印面の上にアルミニウムなどの反射膜を
成膜し、その上に紫外線硬化樹脂を滴下し、スピナーで
所望の膜厚にこの樹脂を延伸し、その後樹脂膜上に紫外
線を照射して樹脂を硬化させることにより、光ディスク
を作成する。この方法では、透過膜の膜厚の制御が非常
に困難であるという欠点を有しており、硬化時の紫外線
照射ムラで更に膜厚が変動する欠点がある。

【０００５】他の方法としては、上記形成した反射膜上
に紫外線硬化樹脂を滴下し、更にその上に薄い透明シー
トを載せ、スピナーで紫外線硬化樹脂を展開しながら振
り切り、樹脂膜が所望の厚さとなったところでスピナー
から取り出し、これに紫外線を照射して紫外線硬化樹脂
を硬化させることにより光ディスクを作成する。ここで
後者の光ディスクの一般的な作成方法を図４を参照して
説明する。例えば厚さが１．２ｍｍのディスク基板の表
面に、凹凸状のピットが情報信号として或いは案内溝が
刻印されているディスク基板に対し、信号読み出し用レ
ーザ光が透過する透過膜の厚さが０．１ｍｍ程度から
０．３ｍｍ程度のものが適用される。このような光ディ
スクを作成する一手順を説明する。

【０００６】まず、射出成形機の光ディスク成型用金型
を装着する。光ディスク成形用金型には、成型ディスク
の片面に凹凸形状または螺旋状の案内溝が成形されるよ
うに、凹凸形状または螺旋状の案内溝が形成された金属
製のスタンパーと呼ばれる母型が装着されている。この
金型内に溶融したポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂
などを射出し、その後、これを冷却硬化して金型より取
り出すことにより、ディスク基板２を得る。その後、こ
のディスク基板２の凹凸形状または案内溝が形成されて
いる信号面上に、真空成膜法により例えば反射膜６であ
れば、銀、金、硅素化合物、アルミニウム、銅などの物
質が成膜される。また例えば記録膜８であれば、テル
ル、インジウム、アンチモン、コバルトなどの金属合金
が成膜される。この時の状態は図４（Ａ）に示される。
ここでは信号面４は、ディスク基板２の上面となってい
る。このような膜６或いは８が形成された後に、ディス
ク基板はスピナーに運ばれる。

【０００７】スピナー上では手順は問わないが、図４
（Ｂ）に示すように例えば、反射膜６或いは記録膜８が
成膜されたディスク基板２を、その成膜面を上にしてス
ピナーのターンテーブル１０上に装着する。このターン
テーブル１０では真空吸着などで、ディスク基板２はタ
ーンテーブル１０に固定される。このターンテーブル１
０が毎分１０回転から１００回転の低速で回転するとし
ばらくして、紫外線滴下装置が作動し、ディスク基板２
の内周側または外周側から毎秒一定量の紫外線硬化樹脂
１２が滴下される。ここで用いる紫外線硬化樹脂１２
は、官能基としてアクリル酸エステル、またはメタクリ
ル酸エステルからなり、これらのモノマーとオリゴマー
が少なくとも反応開始剤と混合されている液体状樹脂を
言い、ここでは接着作用を発揮して接着層として機能す
る。紫外線滴下装置はディスク基板２の同一半径上で静
止するようにしてもよいし、一定速度でディスク基板２
の内周または外周に移動するようにしてもよい。このデ
ィスク基板２上に滴下された紫外線硬化樹脂１２は、紫
外線滴下装置の動きにより、ディスク基板上で同心円状
にもたは螺旋状に形成される。この紫外線硬化樹脂１２
の滴下が終了すると、図４（Ｃ）に示すように透明な樹
脂シートが供給される。

【０００８】この樹脂シート１４の大きさは、ディスク
基板２に対して外径は同一かこれよりもやや小さく、内
径はディスク基板２の中心穴径より大きくドーナツ状に
カットされている。この樹脂シート１４は、シート運搬
装置によって水平に固定されており、固定方法は真空吸
着または、シートの内外周を爪で押さえる方法などがと
られる。スピナーは紫外線硬化樹脂１２の滴下が終わる
と、一定時間回転した後に停止する。停止中に上記シー
ト運搬装置より樹脂シート１４が供給され、ディスク基
板２上の紫外線硬化樹脂１２上に水平に設置される。こ
の樹脂シート１４が設置された後、紫外線硬化樹脂１２
が樹脂シート１４とディスク基板の間を表面張力で広が
るのを待つ（図４（Ｄ）参照）。そして、しかるべき時
間が経過した後、図４（Ｅ）に示すようにスピナーを回
転させて余分な樹脂を振り切ることにより、紫外線硬化
樹脂層１２Ａを形成する。

【０００９】このスピナーの回転はディスク基板２と樹
脂シート１４との間の紫外線硬化樹脂１２を均一に展開
させると同時に、紫外線硬化樹脂１２中の気泡を除去し
て、紫外線硬化樹脂層１２Ａの膜厚がしかるべき厚さと
なるように制御するため、例えば初めは毎分５００回転
程度、その後毎分２０００回転程度に上昇させ、時間の
経過と共に回転数を変化させたり、当初から例えば毎分
１５００回転の一定の回転数としたりする。この時所望
の膜厚になっているか否かを、例えば光変位計（商品
名：（株）キーエンス社製レーザフォーカス変位計ＬＴ
−８１００）や超音波変位計などを用いて測定しながら
制御すればよい。スピナーを回転させて、紫外線硬化樹
脂層１２Ａが所望の厚さとなった時点でスピナーを停止
する。停止後、スピナーのターンテーブル１０上の真空
吸着が外される。そして、ディスク基板取り出し装置が
作動し、ディスク基板２の中心穴、またはディスク基板
２の内周の樹脂シート１４に被われていないところ、ま
たはディスク基板２の外周端などを保持し、紫外線硬化
装置にディスク基板２は運搬される。

【００１０】紫外線硬化装置に運搬されたディスク基板
２は例えば図４（Ｆ）に示すように、ターンテーブル１
６上に設置される。尚、このターンテーブル１６に代え
て、ベルトコンベアを用いる場合もある。ベルトコンベ
アを用いる場合には、ディスク基板２はトレイ内に装着
され、このトレイがベルトコンベアに載せられることに
なる。このように紫外線硬化装置に運搬されたディスク
基板２には、紫外線ランプ１８からの紫外線ＵＶが照射
される。この時紫外線ＵＶの照射ムラを軽減させるため
に、ディスク基板２を回転させたり、紫外線ランプ１８
を棒状でなく円状のものを使用したり、ディスク基板２
と紫外線ランプ１８との間にスリガラスなどの拡散板２
０（図４（Ｆ）の一点鎖線を参照）を装着するようにし
てもよい。このように紫外線ＵＶを照射されたディスク
基板２はディスク基板２と樹脂シート１４との間に挟ま
れた紫外線硬化樹脂層１２Ａが硬化することで光ディス
クとなる。この透過膜の厚さ（均一に広がった紫外線硬
化樹脂１２と樹脂シート１４との厚さの総和）分布は、
例えば光変位計を用いて測定される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に図４を参照して説明したような構造の光ディスクの製
法では、膜厚の制御は比較的簡単であるが、紫外線の照
射ムラや薄い樹脂シート１４の剛性不足から、出来上が
ったディスク基板２の透過膜（紫外線硬化樹脂層１２Ａ
＋樹脂シート１４）の厚さムラは、上記要求項目の６μ
ｍとするには非常に困難を伴う欠点を有していた。例え
ば、再生レーザ光の波長が４２０ｎｍ、再生光学ヘッド
の対物レンズの開口数が０．８である再生システムに要
求される透過膜の厚さムラ最大６μｍを満足すべきもの
を得るのは困難であった。本発明は、以上のような問題
点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたもので
あり、その目的は、透過膜の厚さムラを抑制することが
できる光ディスクを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、透過膜の厚
さムラの発生原因について鋭意研究した結果、透過膜を
構成する材料の厚さを最適な厚さ配分とすることによ
り、品質の良好な透過膜を得ることができる、という知
見を得ることにより、本発明に至ったものである。請求
項１に規定する発明は、凹凸形状のピットまたは案内溝
を有するディスク基板の表面に反射膜或いは記録膜を形
成し、この反射膜或いは記録膜の上に透過膜を形成し、
この透過膜側から記録或いは再生用のレーザ光が照射さ
れる光ディスクにおいて、前記透過膜は、接着層と樹脂
シートとを積層してなり、前記接着層の厚さは、前記透
過膜の厚さの略１／３以下に設定する。

【００１３】これにより、透過膜の厚さムラを大幅に抑
制することが可能となる。この場合、請求項２に規定す
るように、例えば、前記接着層の厚さを、３５μｍより
も小さく設定することにより、透過膜の厚さムラを一層
抑制することが可能となる。また、請求項３に規定する
ように、例えば前記接着層は、紫外線硬化樹脂により形
成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ディスク
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明の光ディスクの一例を示す拡大断面図、図２は樹脂層
（接着層）の厚さと透過膜の厚さムラとの関係を示すグ
ラフである。尚、図４において説明した従来の光ディス
クと同一部分については同一符号を付して説明する。本
発明の光ディスクと図４を参照して説明した従来の光デ
ィスクとは、本発明では光ディスクの透過膜の厚さ配分
を規定している点以外は、同じ構成となっている。

【００１５】すなわち、図１において、この光ディスク
２２は、ディスク基板２と、反射膜６（再生専用の場
合）或いは記録膜８（記録再生の場合）と、透過膜２４
とにより主に構成されている。このディスク基板２の一
面（図示例では上面）には、再生専用の場合には、凹凸
状のピットよりなる情報信号が形成され、記録再生用の
場合には例えば螺旋状の案内溝が形成されており、信号
面４となっている。この信号面４側に上記反射膜６或い
は記録膜８が形成される。上記透過膜２４は、薄い樹脂
シート１４と薄く延ばされて接着作用を呈して接着層と
して機能する樹脂層、ここでは紫外線硬化樹脂層１２Ａ
とにより構成される。

【００１６】以上の各部材の材料及び製法は、図４を参
照して説明した場合と全く同じであるが、本発明におい
ては、上記透過膜２４の厚さ配分を特定している。すな
わち、上記接着層である紫外線硬化樹脂層１２Ａの厚さ
をＨ１とし、上記透過膜２４の厚さをＨとすると、接着
層Ｈ１の厚さは、透過膜２４の厚さＨの略１／３以下
（Ｈ１≦Ｈ・１／３）に設定する。これにより、この透
過膜２４全体の厚さムラを大幅に抑制することが可能と
なる。更に、好ましくは上記接着層１２Ａの厚さＨ１を
３５μｍ以下になるように設定すると、上記透過膜２４
全体の厚さムラを一層抑制することが可能となる。

【００１７】ここで上述したような本発明に至った技術
的根拠について説明する。紫外線硬化樹脂は硬化時に数
％から多い物では１０％以上も収縮をするが、この収縮
現象は液体状の物が固体となるときの一般的な現象であ
る。硬化は紫外線ランプから紫外線によって促進するた
めに、紫外線ランプからの紫外線量が単位時間当たりデ
ィスク表面でできるだけ均一となるように管理しなけれ
ばならない。しかし、一方では紫外線硬化樹脂中には硬
化を開始するための開始剤と硬化を抑制するための安定
剤が混合されており、開始剤や安定剤の濃度ムラもディ
スク表面で均一にしなくてはならない。

【００１８】また、紫外線硬化樹脂の反応速度は温度に
も依存するためディスク表面温度も均一にしなくてはな
らない。これらの条件を全て均一にしても一般的に紫外
線硬化樹脂の硬化速度は速く、発熱量も多いため、樹脂
の硬化反応により、短時間にそのバランスが崩れてしま
う。特に、紫外線硬化樹脂の厚さ方向の硬化反応の速度
ムラは、紫外線が入射した場合、紫外線が紫外線硬化樹
脂に吸収されるために、紫外線吸収量は紫外線硬化樹脂
の紫外線照射側で大きく、反対側で小さくなり硬化速度
ムラが大きくなる。また、樹脂シートの内周と外周端面
の硬化反応の速度ムラは、紫外線硬化樹脂の周囲の状態
が中周部とは異なるため、大きい。ディスク基板では、
情報信号は一般的にディスク外周端近くまで形成されて
いる。そして、ディスク外周端の形状をきれいにするた
め、樹脂シートはディスク基板の外周端より大きく形成
されることはない。

【００１９】また、紫外線硬化樹脂は硬化時に酸素があ
ると硬化反応が低下するため、ディスク外周端では硬化
反応の速度が他の部分とは著しく異なってしまう。ま
た、ディスク外周端ではその周囲の温度に対する環境条
件もディスク中周部に比べ、回りが空気に晒されている
ため、硬化反応時の発熱の蓄積を受けにくい。従って、
作成された硬ディスクの透過膜の厚さムラは大きなもの
となる。図３はこの時の透過膜の厚さムラを示すグラフ
であり、ディスク直径方向に沿って、最大３０μｍ程度
の厚さムラが発生している。例えば透過膜の最内周側で
Ｖ字状に大きく変動し、その少し外側で略最大の厚さと
なり、更に外周に向かって行くに従って徐々に厚さが薄
くなって最外周側で再度Ｖ字状に大きく変動している。
これは硬化装置や紫外線硬化樹脂の工夫では避け難い現
象であるが、前述のように、透過膜２４の厚さ配分を規
定することにより、上記厚さムラの発生を抑制すること
が可能となる。

【００２０】＜実施例＞次に、本発明の実施例１〜４に
ついて検討したので、比較例１〜４と併せてその評価に
ついて説明する。ここで実施例１、２及び比較例１は、
透過膜の厚さＨが０．１１ｍｍの場合について行ない、
実施例３、４及び比較例２〜４は透過膜の厚さＨが０．
３１ｍｍの場合について行なっている。また、樹脂シー
トは内径が２２ｍｍで、外径が５９ｍｍのドーナツ型の
ものを用いている。

【００２１】＜実施例１、２及び比較例１：透過膜の厚
さＨが０．１１ｍｍの場合＞まず、ディスク基板を１．
２ｍｍの厚さで成形し、このディスク基板の凹凸形状の
信号が形成されている面に厚さが６０ｎｍのアルミニウ
ムの反射膜を形成させた。そして、スピンの透過膜成膜
装置を用いて各種の紫外線硬化樹脂（接着層）の厚さ
と、樹脂シート厚さを用意した。透過膜の厚さＨは上述
のように０．１１ｍｍであるため、例えば樹脂シート厚
さが５０μｍであれば、紫外線硬化樹脂層（接着層）の
厚さＨ１は６０μｍとなる。このような具合で、３０μ
ｍの厚さの樹脂シートを用いた場合には接着層の厚さは
８０μｍとなり（比較例１）、この時のディスク面内の
透過膜の厚さムラは最大３０μｍであった。７５μｍの
厚さの樹脂シートを用いた場合には接着層の厚さは３５
μｍとなり（実施例１）、この時のディスク面内の透過
膜の厚さムラは減少して、最大５μｍ以下となった。１
００μｍの厚さの樹脂シートを用いた場合には接着層の
厚さは１０μｍとなり（実施例２）、この時の透過膜の
厚さムラは更に減少して最大３μｍ以下となった。以上
の結果を表１にまとめて記す。ここでは透過膜の厚さＨ
に対する接着層の厚さＨ１の比率も併せて記す。

【００２２】

【表１】

【００２３】＜実施例３、４及び比較例２〜４：透過膜
の厚さＨが０．３１ｍｍの場合＞まず、ディスク基板を
１．２ｍｍの厚さで成形し、このディスク基板の凹凸形
状の信号が形成されている面に厚さが６０ｎｍのアルミ
ニウムの反射膜を形成させた。そして、スピンの透過膜
成膜装置を用いて各種の紫外線硬化樹脂（接着層）の厚
さと、樹脂シート厚さを用意した。透過膜の厚さＨは上
述のように０．３１ｍｍであるため樹脂シートの厚さが
５０μｍのものを用いた場合には、紫外線硬化樹脂層
（接着層）の厚さは２６０μｍとなり（比較例２）、こ
の時の透過膜の厚さムラは最大７０μｍであった。１０
０μｍの厚さの樹脂シートを用いた場合には接着層の厚
さは２１０μｍとなり（比較例３）、この時のディスク
面内の透過膜の厚さムラは最大４０μｍであった。２０
０μｍの厚さの樹脂シートを用いた場合には接着層の厚
さは１１０μｍとなり（比較例４）、この時のディスク
面内の透過膜の厚さムラは減少して、最大１０μｍ以下
となった。２７５μｍの厚さの樹脂シートを用いた場合
には接着層の厚さは３５μｍとなり（実施例３）、この
時の透過膜の厚さムラは減少して、最大５μｍ以下とな
った。３００μｍの樹脂シートを用いた場合には接着層
の厚さは１０μｍとなり（実施例４）、この時の透過膜
の厚さムラは、最大３μｍ以下となった。以上の結果を
表２にまとめて記す。ここでは透過膜の厚さＨに対する
接着層の厚さＨ１の比率も併せて記す。

【００２４】

【表２】

【００２５】また、上記表１及び表２の結果を、より判
り易くするために図２に示すグラフに表示している。上
記した表１、表２及び図２から明らかなように、透過膜
の厚さＨに対する接着層（紫外線硬化樹脂層）の厚さＨ
１を略１／３以下（略３３％以下）に設定することによ
り（実施例１〜４）、透過膜の厚さムラは目標値である
６μｍ以内に抑制できることが判明した。特に、実施例
２、４を参照すれば、透過膜の厚さＨに関係なく、接着
層の厚さＨ１を３５μｍよりも小さく設定することによ
り、透過膜の厚さムラは３μｍ程度まで小さくなり、こ
の厚さムラを大幅に抑制できることが判明した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
クによれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。光ディスクの透過膜の厚さに対する接着層の
厚さを所定の範囲内に規定するようにしたので、透過膜
の厚さムラを大幅に抑制することができ、特に高密度記
録に最適な光ディスクを提供することができる。特に、
接着層の厚さを３５μｍよりも小さく設定することによ
り、透過膜の厚さムラを一層抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの一例を示す拡大断面図で
ある。

【図２】樹脂層（接着層）の厚さと透過膜の厚さムラと
の関係を示すグラフである。

【図３】光ディスクの透過膜の厚さムラを示すグラフで
ある。

【図４】光ディスクの作成方法を説明するための工程図
である。

【符号の説明】

２…ディスク基板、６…反射膜、８…記録膜、１２Ａ…
紫外線硬化樹脂層（接着層）、１４…樹脂シート、２２
…光ディスク、２４…透過膜、Ｈ…透過膜の厚さ、Ｈ１
…接着層の厚さ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹凸形状のピットまたは案内溝を有する
   ディスク基板の表面に反射膜或いは記録膜を形成し、こ
   の反射膜或いは記録膜の上に透過膜を形成し、この透過
   膜側から記録或いは再生用のレーザ光が照射される光デ
   ィスクにおいて、前記透過膜は、接着層と樹脂シートと
   を積層してなり、前記接着層の厚さは、前記透過膜の厚
   さの略１／３以下に設定されることを特徴とする光ディ
   スク。
2. 【請求項２】 前記接着層の厚さを、３５μｍよりも小
   さく設定することを特徴とする請求項１記載の光ディス
   ク。
3. 【請求項３】 前記接着層は、紫外線硬化樹脂よりなる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の光ディスク。