JP2003520381A - 光学式記憶媒体を製造する方法 - Google Patents

光学式記憶媒体を製造する方法

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トパック・ムルティメディアプリント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
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    • B29C39/14Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of indefinite length
    • B29C39/148Shaping by casting, i.e. introducing the moulding material into a mould or between confining surfaces without significant moulding pressure; Apparatus therefor for making articles of indefinite length characterised by the shape of the surface
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Abstract

(57)【要約】 例えばCDの種類の光学式記憶媒体を少なくとも半連続的に製作するための方法は、合成樹脂フォルムテープ(2)がUV硬化可能な液体材料によって所定の層厚に連続的にコーティングされるステップと、続いて、テープのコーティングがもはや流動せずかつエンボス加工可能である状態に達するまで、熱の供給によって乾燥されるステップを含み、テープの形の基板を供給する。このテープは続いて直接にまたは一時貯蔵した後でエンボス加工によって、記憶すべき情報に対応する表面リリーフ(21a)を備えることができる。エンボス加工は2個のローラ(9,10)の間で行われ、テープのコーティング側のローラが表面リリーフを有する。それに続いて、UV放射源(11)の下方でのコーティングの硬化が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、情報がピットとランドの形で連続的に記憶されている光学式記憶媒
体を製造するための基板を製作するための方法と、このような光学式記憶媒体を
製造するための方法に関する。
【0002】 当該の種類の公知の光学式記憶媒体には、CDオーディオとCD−ROMが所
属する。このCDオーディオとCD−ROMの機械的および電気的パラメータは
大部分が標準化され、DIN EN 60908またはIEC 908 +A1
とイエローブック(Yellow Book)に記載されている。記憶媒体は射出成形法でポ
リカーボネートからエンボシングダイによって成形され、ピットとランドの形を
した成形された表面構造体を有する側が金属被覆され、同じ側に保護塗料を備え
、そしてほとんど内容表示等が印刷される。反対側の透明な側から、すなわちポ
リカーボネートを経て、情報が読み取られる。
【0003】 概略を簡単に述べた不連続的な製造プロセスまたは複製プロセスを、連続的な
プロセスによって置き換える試みが既になされた(WO97/12279参照)
。その基本思想は、形成すべき表面構造体のネガティブ型を有するダイを、ロー
ラの外周に固定し、表面構造体をエンボシングによって転写するために、巻体か
ら引き出される合成樹脂フィルムテープを、このローラと対向ローラとの間を通
って供給することである。我々が知っているかぎり、この方法は製造できる程開
発が進んでいない。
【0004】 所定の微小光学的な表面構造体を製作するため、特にエンボス加工されたホロ
グラムを製作するために、連続的な方法が知られている。しかしながら、冒頭に
述べた種類の光学式記憶媒体へのこの方法の転用は今まで試みられていない。
【0005】 例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第4132476号公報(A1)から、
ホログラムと他の回折格子を印刷材料に同時に複製および直接取付けするための
方法が知られている。この方法の場合、放射線硬化可能な少なくとも1つの塗料
層が印刷材料に塗布され、この塗料層を用いて、表面構造体が中空ローラ上に固
定されたダイによって成形される。そして、成形と同時に、塗料層はUVを透過
する中空ローラと同様にUVを透過するダイを通ってUV光線によって硬化され
る。しかし、UVを透過する中空ローラとダイのコストが高いため、この方法の
実際の実現は不成功に終わった。
【0006】 微小光学的な表面構造体、例えばホログラムを製作するための他の方法がドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第19746268号公報(A1)によって知られて
いる。前述の方法の場合のように、放射線硬化可能な塗料層が合成樹脂フィルム
に塗布される。この塗料層の粘度は塗布の間およびそれに続く成形の間、熱の供
給を制御することによって所定の値に調節され、一定に保たれる。成形の間更に
、塗料層がUV光線の照射によって硬化される。すなわち、この方法は特殊な塗
料によってのみ実施可能である。更に、塗料の所定の粘度の調節および一定保持
の前提条件として、高効率の迅速な制御を必要とする。
【0007】 米国特許第4758296号明細書と同第4906315号明細書により、表
面リリーフホログラムを連続的に製作するための他の方法が知られている。この
方法は、放射線硬化可能な合成樹脂層の塗布、ホログラムマスターとまだ接触し
ている状態での合成樹脂層の硬化およびそれ続くポリエステルからなる供給され
る転写テープによるホログラムマスターの取り出しによって、無端テープの形に
形成されたホログラムマスターの成形に基づいている。
【0008】 専門家は今まで、これらの公知の方法が光学式記憶媒体の製造のためにはコス
トがかかりすぎ、およびまたは不正確であると思っていた。なぜなら、そのピッ
ト、正確に言うとピッット/ランドの移行部をきわめて正確に複製しなければな
らないからである。というのは、個々のピット/ランドの移行部が2進情報要素
を具現するからである。これに対して、ホログラムの場合には公知のごとく、不
正確な複製は簡単に言うと、情報の損失ではなく、コントラストの低下を生じる
【0009】 本発明の根底をなす課題は、光学式記憶媒体の少なくとも半連続的な製作を可
能にする方法を提供することである。
【0010】 この課題の第1の解決策は、合成樹脂フォルムテープがUV硬化可能な液体材
料によって所定の層厚に連続的にコーティングされることと、続いて、テープの
コーティングがもはや流動せずかつエンボス加工可能である状態に達するまで、
場合によってはタクト的に進行して熱の供給によって乾燥されることと、コーテ
ィングされたテープが他の使用のために巻き取られることを特徴とする方法にあ
る。
【0011】 提案したこの方法は、エンボシングホログラム、回折格子、微小レンズ等を製
作するための冒頭に述べた公知の方法と次の点で異なっている。すなわち、テー
プのコーティングが硬化されないで、乾燥されるだけであり、しかも個々の層ま
たは巻きを互いに接着させずに、コーティングされたテープを巻き取ることがで
きるように、およびコーティングをエンボス加工可能であるように、乾燥するだ
けである点が異なっている。その際、“エンボス加工可能”とは、ピットとラン
ドの形をした表面リリーフが適当なエンボシング材料から必要な高い精度で除去
可能であることであると理解される。このエンボシング操作は後の時点で公知の
技術に従って、例えばコーティングされたテープ、すなわち基板が巻き取られ、
2個のローラの間を通って案内され、この2個のローラのうちのコーティング側
のローラがダイを有するように行われる。続いて、コーティングが硬化され、エ
ンボス加工された面が基板から打ち抜かれ、そして更に処理されて使用の準備が
出来た記憶媒体が得られる。コーティングと乾燥がエンボス加工とそれに続くす
べてのステップよりもはるかに長い時間を必要としないので、この実施形の方法
は、エンボス加工可能な基板の製作と固有の記憶媒体の製作が時間的にも場所的
にも互いに分離され、それによって必要に応じて最適に行うことができる。すな
わち、例えば2台以上の装置で基板を製造して貯めておき、後続の1台の装置で
この基板を記憶媒体に更に加工することができる。
【0012】 この利点が重要でないときには、記憶媒体は前述の半連続的な方法の代わりに
、連続的な方法でも製造可能である。この連続的な方法は本発明に従って、合成
樹脂フィルムテープがUV硬化可能な液体材料によって所定の層厚に連続的にコ
ーティングされることと、続いて、テープのコーティングがもはや流動せずかつ
エンボス加工可能である状態に達するまで、場合によってはタクト的に進行して
熱の供給によって乾燥されることと、コーティングされたテープが2個のローラ
の間を通って案内され、このローラのうちの、コーティング側のローラが、製造
すべき記憶媒体の表面リリーフの少なくとも1つのブランクのネガティブ型であ
る表面リリーフを有し、かつこのネガティブ型をコーティングにエンボス加工す
ることと、テープが続いてコーティングを硬化するために、UV放射源の下方を
通過することと、テープからブランクが打ち抜かれることと、同時にまたは別の
ステップでブランクに中央穴が打ち抜かれることを特徴とする。
【0013】 この方法は最終製品として、この形で既に再生可能な記憶媒体を供給する。
【0014】 コーティング材料として、溶剤を含む放射線架橋可能なポリマーを使用可能で
ある(請求項3)。適切なポリマーは技術水準ではいわゆる感光性ポリマーとし
て知られている。
【0015】 その代わりにおよび好ましくは、コーティング材料として溶剤を含む放射線架
橋可能なゾル−ゲルを使用可能である(請求項4)。SiO2 をベースとした適
切なゾル−ゲル系は例えばキーエンジニアリングマテリアルス(Key Engeneerin
g Materials)第150巻(1958年)によって刊行されたA.マツダ等の論文“
ゾル−ゲル法によって製造される光学式ディスク基板(Optical Disc Substrate
Fabricated by the Sol-Gel-Method) ”の第111〜120頁から知られている
が勿論、適当にコーティングされたガラス板の形をした、フォーマット済みの記
録可能な光学式記憶媒体を製作するためのものである。SiO2 の代わりに、不
活性の他の個体を使用可能である。この個体の粒径はナノメータ範囲にある。特
にTiO2 が有効であった。
【0016】 コーティング材料の粘度は液体状態で好ましくは10〜100mPa/sであ
り、充分に固化した状態、すなわち乾燥後、20〜100mPa/sである(請
求項5,6)。
【0017】 コーティング材料の層厚は重要ではない、液体材料について、このコーティン
グ材料の層厚は2〜100μmであり、充分に固化した材料について、すなわち
乾燥後、1〜50μmである(請求項7,8)。
【0018】 コーティングすべきテープの搬送速度についても、同様なことが当てはまる。
この搬送速度は選択されたコーティング方法、特に層厚を考慮した乾燥ステップ
の時間、層厚全体にわたって均一な乾燥を行うために使用可能な最大加熱出力お
よび乾燥のために供される通路長さに依存する。特に20〜50m/分の搬送速
度が考慮に値する。
【0019】 乾燥温度についても、類似の最適化考察が当てはまる。この乾燥温度の下限は
ほぼ室温であり、その際長い乾燥時間を甘受しなければならない。上限はコーテ
ィング材料の化学的な安定性と溶剤の蒸発特性によって決まる。乾燥温度は好ま
しくは50〜90°Cである(請求項10)。
【0020】 連続的な方法の場合、エンボス加工速度は、コーティング範囲と乾燥範囲にお
けるコーティングすべきテープの搬送速度に等しい。これに対して、請求項1記
載の方法に従って製作される基板をエンボス加工する場合には、最高エンボス加
工速度は、使用される装置のパラメータによってのみ制限される。エンボス加工
速度は例えば10〜50m/分である(請求項11)。
【0021】 放射線架橋のために、コーティング材料、好ましくは溶剤を含むゾル−ゲルは
、40〜1000mJ/cm2 で例えば1秒間照射可能である(請求項12)。
エンボス加工された表面構造体のできるだけ迅速な架橋、ひいては最終的な固定
が望まれる。使用可能な最大放射線出力と照射の時間は勿論、使用される放射線
架橋可能なポリマーの種類に依存する。
【0022】 同じことが、使用される放射線の波長範囲についても当てはまる。放射線架橋
可能な普通のポリマーについては、この波長範囲は約200〜500nmである
(請求項13)。
【0023】 好ましくは、コーティングの層厚が乾燥後測定され、この層厚を一定に保持す
るために制御回路に供給される(請求項14)。
【0024】 同様に、表面リリーフの深さが放射線硬化後測定され、エンボシングローラの
押圧力を制御する制御回路に供給される(請求項15)。適当な干渉式測定方法
は例えば上記のガラスマスターのフォトレジストの発生過程の制御のために知ら
れている。
【0025】 ピットの形状、特にその深さを採寸する場合、発生した表面構造体が空気また
は透明な保護層に対して、屈折率を考慮すべきである界面を形成するかどうかが
重要である。
【0026】 本発明による方法に従って製造されたブランクは反射作用を高めるために、例
えば公知のアルミニウムスパッタリング法で、少なくとも片側を金属被覆するこ
とができる(請求項16)。コーティング材料が充分に高い屈折率を有するとき
、すなわち例えば約2〜2.4 の屈折率を有するTiO2 からなり、保護層が塗布
されていないときには、金属被覆を省略することができる。なぜなら、TiO2 と空気の界面に生じる反射が既に、充分に大きなCA信号をもたらすからである
。これは、例えば所定のソフトウェアをハードディスクにインストールするため
に一般的に1回だけ読み取られる記憶媒体にとって充分である。
【0027】 複数回読み取られる記憶媒体を製造するときには、ブランクの成形された側が
保護塗料を有する(請求項17)かあるいは保護フィルムを積層することが推奨
される。
【0028】 本発明による方法に従って製作された光学式記憶媒体は、今まで一般的であっ
た記憶媒体、例えばCDやCD−ROMの種類の記憶媒体よりも厚さを非常に薄
くすることができる。しかしながら、普通の読取り機器の自動焦点サーボ機構は
1.2 mmの標準厚さに調節されている。そこで、情報を有する層を普通の読取り
機器の自動焦点面にもたらすために、各々のブランクは外側リングと内側リング
を備える必要がある(請求項18)。
【0029】 合成樹脂フィルムテープ用の合成樹脂として、特にポリエステルまたはポリカ
ーボネートのグループの合成樹脂が用いられる(請求項19)。
【0030】 次に、図に基づいて本発明を詳しく説明する。図は簡略化した実施の形態とそ
の細部を示す。
【0031】 図1に示した装置は、巻戻しローラ1を備えている。この巻戻しローラから、
合成樹脂フィルム2、例えば幅が約1mで厚さが50μmのポリエステルフィル
ムが引き出される。案内ローラ3の周りを案内された後で、テープ2はコーティ
ングローラ6と、このコーティングローラと対をなす押圧ローラ7との間を通っ
て案内される。コーティングローラ6はテープに、約1μmの厚さのゾル−ゲル
層を塗布する。このゾル−ゲルはタンク4に含まれている。このタンクにはカッ
プローラ5が浸漬されている。このカップローラは付着したゾル−ゲルをコーテ
ィングローラ6に移送する。この原理による層の塗布は印刷産業において基本的
に知られており、従って詳細に説明しない。他の公知のコーティング方法も適用
可能である。
【0032】 コーティングされたテープは続いて、乾燥ステーション8を通過する。この乾
燥ステーションでは、熱の供給、例えば赤外線照射によって、溶剤が少なくとも
充分に除去される。乾燥しているがまだエンボス加工可能なコーティングの層厚
さが、乾燥ステーション8の出口において、示唆的に示した干渉式塗膜厚計12
によって測定される。この塗膜厚計の出力信号はコントローラ13に供給される
。このコントローラは公知のごとく、塗膜厚を目標値に保つために、コーティン
グステーションの適当な個所で介入する。コーティングされたエンボス加工可能
なテープは続いて巻き取られ、他の使用のための準備がなされる(図示していな
い)。その代わりに、コーティングされたテープを、図示のように、直ちにエン
ボス加工ステーションに供給することができる。このエンボス加工ステーション
はエンボシングローラ9を備えている。このエンボシングローラの外周はダイ(
マトリックス)によって形成されている。このダイはテープのコーティングに形
成すべき表面構造体のネガティブ型を有する。押圧ローラ10がエンボシングロ
ーラ9に対向している。エンボシングステーションの後に硬化ステーション11
が続いている。この硬化ステーションは特に、1個または複数のUV光源からな
っている。この光源はコーティングに含まれる感光性ポリマーの放射線架橋を開
始する。硬化ステーション11の後で、干渉式ピット深さ計14を介してピット
の深さが測定される。この出力信号はコントローラ15に供給される。このコン
トローラは実際値を目標値と比較した結果に依存して、目標値を維持するように
エンボシングローラ9の押圧力を変更する。表面構造体を備えたテープは案内ロ
ーラ16の後で、他の用途のために巻取りローラ17に巻き取られるかあるいは
更に加工される。図示していないこの加工は、テープ2におけるブランクの打ち
抜き、同時にまたは後で行われる中央穴の打ち抜き、必要な場合には真空蒸着、
保護塗料の塗布または保護フィルムの積層および例えば内側リングと外側リング
からなるアダプターの取付けを含んでいる。このアダプタは慣用のCDまたはC
D−ROMよりも非常に薄く製作された記憶媒体を、通常のディスクドライブま
たは読取り装置の読取り面または自動焦点面内に持ち上げる。
【0033】 図2は、図1のコーティングされたテープ2から打ち抜いたブランクに対応す
る記憶媒体の第1の実施の形態の概略断面図である。記憶媒体はポリエステルフ
ィルム20を含んでいる。このポリエステルフィルム20は図1の装置によって
ゾル−ゲル層21(感光性ポリマーからなる層の代わりに)を備えている。ポリ
エステルフィルム20と反対のゾル−ゲル層の側は、例えば21aのようなエン
ボス加工されたピットを備えている。層21は例えば1.5 の屈折率nを有するこ
とができる。それ自体公知の方法に従って、情報を有するこの側は金属被膜22
(図2a参照)を備え、最後に保護塗料(保護ラッカー)22を備えている。読
取りビーム24はエンボス加工されたピットの順序と、慣用のCDまたはCD−
ROMの場合のようにランドを読み取る。
【0034】 図3は記憶媒体の第2の実施の形態の断面を示している。ポリエステルフィル
ム20上には、TiO2 をベースとしたゾル−ゲルからなる層26が設けられて
いる。この層の屈折率は2〜2.5 とすることができる。従って、層26の反射率
は、図2の付加的な金属被膜層22をこの実施の形態で省略することができるよ
うな大きさである。特に、この記憶媒体の内容をコンピュータのハードディスク
にコピーするために、記憶媒体を1回だけしか読み取ることができないときには
、図2の実施の形態の場合に設けられた保護塗料層23も不要である。その代わ
りに、読取りビーム24によって読み取られる面は粘着フィルム(図示していな
い)によって覆うだけでよい。この粘着フィルムは記憶媒体を読取り装置または
ディスクドライブに挿入する前に引き剥がされる。
【0035】 本発明による記憶媒体が慣用のCDまたはCD−ROMよりも非常に薄いので
、読み取るためにアダプタが推奨される。このアダプタは、記憶媒体をディスク
ドライブに挿入した後で、記憶媒体の読み取られる表面を、CDまたはCD−R
OMの読み取り面とほぼ同じ面内にもたらす。
【0036】 適当なアダプタは図4に簡略断面図で示してある。このアダプタは通常は円板
状の合成樹脂製支持板30を備えている。この支持板は後の読取り側に突出する
内側リング32内に、中央穴31を備えている。この中央穴の直径はCDの中央
穴の直径と同じである。この中央穴は例えば図2,3に基づいて説明した構造の
フィルム状の記憶媒体33をセンタリングする役目をする。記憶媒体はその外周
において外側リング34によって固定されている。外側リング34の厚さと内側
リング32の厚さは次のように採寸されている。すなわち、アダプタをディスク
ドライブのトレイに挿入した後、フィルム状の記憶媒体33、正確に言うとその
読み取られる面が、ポリカーボネート層で被覆された、CDまたはCD−ROM
の情報を有する面の高さに位置するように採寸されている。
【図面の簡単な説明】
【図1】 各々1個の光学式記憶媒体に対応するブランクの順序でテープを連続的に製造
するための装置の概略図である。
【図2】 図2は読取りビームの光路を簡略化して示した、ピットの範囲内の記憶媒体の
第1の実施の形態の断面図である。図2aは図2の“X”部分の拡大図である。
【図3】 第2の実施の形態の、図2と同様な断面図である。
【図4】 技術水準によるCDまたはCD−ROMディスクドライブ内の記憶媒体を読み
取るためのアダプタを示す図である。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報がピットとランドの形で連続的に記憶されている光学式
    記憶媒体を製造するための基板を製作するための方法において、 合成樹脂フォルムテープがUV硬化可能な液体材料によって所定の層厚に連続
    的にコーティングされることと、 続いて、テープのコーティングがもはや流動せずかつエンボス加工可能である
    状態に達するまで、場合によってはタクト的に進行して熱の供給によって乾燥さ
    れることと、 コーティングされたテープが他の使用のために巻き取られることを特徴とする
    方法。
  2. 【請求項2】 情報がピットとランドの形で連続的に記憶されている光学式
    記憶媒体を製造するための方法において、 合成樹脂フィルムテープがUV硬化可能な液体材料によって所定の層厚に連続
    的にコーティングされることと、 続いて、テープのコーティングがもはや流動せずかつエンボス加工可能である
    状態に達するまで、場合によってはタクト的に進行して熱の供給によって乾燥さ
    れることと、 コーティングされたテープが2個のローラの間を通って案内され、このローラ
    のうちの、コーティング側のローラが、製造すべき記憶媒体の表面リリーフの少
    なくとも1つのブランクのネガティブ型である表面リリーフを有し、かつこのネ
    ガティブ型をコーティングにエンボス加工することと、 テープが続いてコーティングを硬化するために、UV放射源の下方を通過する
    ことと、 テープからブランクが打ち抜かれることと、 同時にまたは別のステップでブランクに中央穴が打ち抜かれることを特徴とす
    る方法。
  3. 【請求項3】 コーティング材料が溶剤を含む感光性ポリマーであることを
    特徴とする請求項1または2記載の方法。
  4. 【請求項4】 コーティング材料が溶剤を含む放射線架橋可能なゾル−ゲル
    であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。
  5. 【請求項5】 液体コーティング材料の粘度が10〜100mPa/sであ
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の方法。
  6. 【請求項6】 コーティング材料の粘度が乾燥後20〜100mPa/sで
    あることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の方法。
  7. 【請求項7】 液体コーティング材料の層厚が2〜100μmであることを
    特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の方法。
  8. 【請求項8】 液体コーティング材料の層厚が乾燥後1〜50μmであるこ
    とを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の方法。
  9. 【請求項9】 コーティングすべきテープの搬送速度が20〜50m/分で
    あり、好ましくは約25m/分であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
    一つに記載の方法。
  10. 【請求項10】 コーティングされたテープの乾燥温度が室温と約150°
    Cの間、特に50〜90°Cに選定されることを特徴とする請求項1〜9のいず
    れか一つに記載の方法。
  11. 【請求項11】 エンボス加工速度が10〜50m/分、好ましくは約25
    m/分に調節されることを特徴とする請求項2〜10のいずれか一つに記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 溶剤を含むコーティング材料、特にゾル−ゲルが、エンボ
    ス加工部の永久的な固定のために充分に硬化するまで、放射線架橋のために、5
    0〜400mJ/cm2 で照射されることを特徴とする請求項4記載の方法。
  13. 【請求項13】 架橋のために、約200〜500nmの波長の放射線が使
    用されることを特徴とする請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 コーティングの層厚が乾燥後測定され、層厚を一定に保持
    するために制御回路に供給されることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一
    つに記載の方法。
  15. 【請求項15】 表面リリーフの深さがUV硬化後測定され、エンボシング
    ローラの押圧力を制御する制御回路に供給されることを特徴とする請求項1〜1
    4のいずれか一つに記載の方法。
  16. 【請求項16】 ブランクが少なくとも片側を金属被覆されることを特徴と
    する請求項1〜15のいずれか一つに記載の方法。
  17. 【請求項17】 ブランクの成形された側が保護塗料を有することを特徴と
    する請求項1〜15のいずれか一つに記載の方法。
  18. 【請求項18】 各々のブランクが外側リングと内側リングを備えているこ
    とを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の方法。
  19. 【請求項19】 合成樹脂フィルムテープ用の合成樹脂が、ポリエステルま
    たはポリカーボネートのグループから選択されていることを特徴とする請求項1
    〜18のいずれか一つに記載の方法。
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