JP2004110970A

JP2004110970A - ディスク状記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2004110970A
Application number: JP2002274123A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yoneyama; 米山　健司; Kazuyuki Tanaka; 田中　和志; Naoki Hayashida; 林田　直樹; Mamoru Usami; 宇佐美　守
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08
Also published as: TW200405329A; US20050202202A1; AU2003264455A1; WO2004027772A1

Abstract

【課題】紫外線照射では硬化が困難である樹脂材料による樹脂層を容易に硬化するために電子線を用い、電子線照射をしても記録層には影響を及ぼさずに歩留まりよく製造できるディスク状記録媒体の製造方法を提供する。
【解決手段】このディスク状記録媒体の製造方法は、ディスク状基板２上に設けられた記録層の上に樹脂を主成分とする層を有するディスク状記録媒体を製造する方法であって、加速電圧が２０以上１００ｋＶ以下の電子線を樹脂を主成分とする層に照射することにより少なくとも樹脂を主成分とする層の表面を硬化する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等のディスク状記録媒体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光情報記録媒体としてＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）等の光ディスクが実用化されているが、最近、発振波長が４００ｎｍ程度の青紫色半導体レーザの開発が進んでおり、かかる青紫色半導体レーザを用いてＤＶＤよりも高密度記録の可能な高密度ＤＶＤ等の次世代の高密度光ディスクの開発が行われている。
【０００３】
かかる次世代の高密度光ディスクの現在考えられている層構成の一例として、ポリカーボネート等の樹脂材料からなる基材の上に、情報記録のための記録層と、記録・再生のためのレーザ光が記録層に入射するように透過する光透過層と、光ピックアップ側の部材との接触を考慮した潤滑層とを積層した高密度光ディスクが考えられる。
【０００４】
これらの光透過層及び潤滑層は、それらの形成時に硬化のために塗布後に紫外線が照射されるが、特に潤滑層をラジカル重合性二重結合を有するシリコーン化合物及びフッ素化合物等の材料から数十ｎｍの厚みに形成する場合に、酸素の存在によるラジカル反応阻害により紫外線照射では硬化が困難となる。また、反応開始剤を添加すると潤滑層としての特性が劣る場合があり、このような場合、反応開始剤を添加しないと、やはり紫外線照射では硬化が困難であり、充分な品質の潤滑層をその下の光透過層と密着性よく形成することができない。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−０１９８３９号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１６２０１５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、紫外線照射では硬化が困難である材料からなる表面層及び／又はその下の光透過層等の樹脂層の少なくとも一部を容易に硬化するために電子線を用いることを提案するが、この場合、電子線のエネルギが大きくなると、樹脂層の下に存在する記録層に悪影響を及ぼすことが考えられるので、紫外線では硬化し難い材料の表面層をも容易に硬化できかつ電子線照射をしても記録層には影響を及ぼさずに歩留まりよく製造できるディスク状記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるディスク状記録媒体の製造方法は、ディスク状基板上に設けられた記録層の上に樹脂を主成分とする層を有するディスク状記録媒体を製造する方法であって、加速電圧が２０以上１００ｋＶ以下の電子線を前記樹脂を主成分とする層に照射することにより少なくとも前記樹脂を主成分とする層の表面を硬化することを特徴とする。
【０００９】
このディスク状記録媒体の製造方法によれば、樹脂を主成分とする層に紫外線よりも大きなエネルギを有する電子線を照射するので、紫外線照射では硬化が困難である樹脂を主成分とする層でも容易に硬化できるとともに、電子線の加速電圧が１００ｋＶ以下であるので、硬化対象の樹脂を主成分とする層の下方にある記録層には悪影響を及ぼさない。従って、紫外線照射では硬化が困難な樹脂を主成分とする層（以下、単に「樹脂層」と記す場合がある。）をも効率よく硬化できるので生産性が向上し、かつ記録層には悪影響がないので歩留まりよくディスク状記録媒体を製造できる。
【００１０】
なお、光透過層は主成分として樹脂が用いられ、本発明における樹脂層に相当する。また、潤滑層は本発明における表面層の定義に含まれる一形態である。
【００１１】
また、前記樹脂を主成分とする層の上に形成された表面層を硬化するようにもできる。即ち、表面層の下に樹脂を主成分とする層が未硬化で形成されていた場合に、この樹脂を主成分とする層の一部をも電子線照射で同時に硬化できるので、両層間の密着性が向上する。
【００１２】
なお、表面層は、樹脂を主成分とする層と異なる材料、例えば潤滑層形成材料や撥水性、撥油性の材料から形成されていてもよく、また、単数層でも複数層でもよい。また、樹脂を主成分とする層は複数の層から形成されていてもよく、例えば樹脂を主成分とする層の表面側にハードコート層を設けてもよく、これらを合わせて樹脂を主成分とする層とする。
【００１３】
また、前記表面層が潤滑層であることが好ましく、潤滑層が紫外線照射では硬化が困難である材料からなる場合でも、電子線照射により容易に硬化できる。
【００１４】
また、前記ディスク状基板を回転しながら前記電子線を照射することで、樹脂を主成分とする層や表面層に均一かつ効率的に電子線を照射できる。
【００１５】
また、前記ディスク状基板を電子線遮蔽容器内に回転可能に収容し、前記遮蔽容器内に不活性ガスを導入することで容器内を不活性ガス雰囲気に置換することが好ましい。また、前記遮蔽容器内を減圧してから不活性ガスを導入してもよい。これにより容器内を簡単かつ効率的に不活性ガスの雰囲気にできる。
【００１６】
また、前記遮蔽容器内の酸素濃度を測定しながら前記不活性ガスを導入することが好ましく、また、前記不活性ガスをガス導入口からガス排出口に向けて、電子線を照射する電子線照射部の照射窓の近傍を通して流すことにより前記照射窓の近傍を冷却することが好ましい。なお、照射窓の近傍に設けた温度センサによる測定温度に基づいて前記不活性ガスの流量を調整することで冷却温度を制御することが好ましい。
【００１７】
また、前記樹脂を主成分とする層及び表面層の厚さを考慮し、前記加速電圧を設定することが好ましく、記録層に電子線が到達せずに悪影響を与えない加速電圧を選択し設定する。なお、電子線を照射する電子線照射部の照射窓と樹脂層の表面との距離は１０乃至３０ｍｍが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による実施の形態によるディスク状記録媒体の製造方法に用いることのできる電子線照射装置について図１を参照して説明する。図１はかかる電子線照射装置を概略的に示す側面図である。
【００１９】
図１に示すように、電子線照射装置１は、ディスク状媒体２を回転可能に収容し電子線を遮蔽するためにステンレス鋼から構成された遮蔽容器１０と、ディスク状記録媒体２の中心孔を係合部４に係合することで保持したディスク状媒体２を回転軸３を介して回転駆動するモータ１７と、ディスク状媒体２に対し半径方向に低加速電圧の電子線を照射面１１ａから照射する電子線照射部１１と、電子線照射部１１に電圧を印加し電流を流すための電源１２と、照射面１１ａの近傍に配置された温度センサ２４と、温度センサ２４と接続されて照射面１１ａの近傍の温度を測定する温度測定装置１３と、を備える。
【００２０】
また、電子線照射装置１は、遮蔽容器１０内の密閉空間の酸素濃度を測定する酸素濃度計１６と、遮蔽容器１０内を窒素ガス雰囲気に置換するために窒素ガスを供給する窒素ガス源１４と、窒素ガス源１４から窒素ガスがガス導入口２５から導入され照射面１１ａの近傍を通りガス排出口２６から排出するように流れるときのガス流量を制御可能なガス流量制御バルブ１５と、を備える。また、遮蔽容器１０内をバルブ１９を介して排気し減圧する真空装置１８が設けられる場合がある。
【００２１】
電子線照射装置１は、更に、ディスク状記録媒体２よりも直径が大きくディスク状記録媒体２と電子線照射部１１の照射面１１ａとの間に配置された開口付き円板２１と、円板２１と照射面１１ａとの間に配置されたシャッタ部材２２とシャッタ部材２２とを駆動するスライダ２３とを有するシャッタ駆動機構２０と、を備える。
【００２２】
また、シャッタ部材２２は、スライダ２３により駆動され、円板２１の開口２１ａを開閉し、閉位置で電子線照射部１１からの電子線を遮り、開位置で電子線を通過させ、ディスク状記録媒体２の半径方向領域に電子線が照射される。
【００２３】
また、電子線照射部１１は、円柱状の電子線照射管を備え、電子線照射管には電源１２から電圧が印加され、その加速電圧が２０以上１００ｋＶである電子線が照射面１１ａからディスク状記録媒体２の半径方向領域に照射される。
【００２４】
以上のような図１の電子線照射装置１の動作を説明する。まず、未硬化の樹脂を主成分とする層が表面に形成されたディスク状媒体２の中心孔に係合部４を係合させることで保持し、遮蔽容器１０を密閉する。次に、必要に応じて設けられている場合には真空装置１８が作動し遮蔽容器１０内を減圧してから、窒素ガスを窒素ガス源１４から流量制御バルブ１５を介して遮蔽容器１０内に導入する。これにより、遮蔽容器１０内を窒素雰囲気に容易に置換することができる。
【００２５】
そして、酸素濃度計１６で遮蔽容器１０内が所定の酸素濃度まで低下したことを検知し、モータ１７を駆動することでディスク状媒体２を所定の回転速度で回転させる一方、電源１２から電子線照射部１１に電圧を印加し、電子線を発生させる。次に、閉位置にあるシャッタ部材２２をシャッタ駆動機構２０を作動しスライダ２３を駆動することで開位置にすることで、電子線を回転しているディスク状媒体２の半径方向領域の表面に照射する。
【００２６】
このように回転しているディスク状媒体２の半径方向に電子線を照射するので、ディスク状媒体２の被照射面の全面に照射できる。そして、ディスク状媒体２に電子線を所定時間だけ照射してから、同様にシャッタ駆動機構２０を作動しシャッタ部材２２を閉位置にすることで、そのディスク状記録媒体２に対する電子線照射を終了する。
【００２７】
また、上述の電子線照射部１１から電子線が発生している間、窒素ガス源１４からの窒素ガスがガス導入口２５から照射面１１ａの近傍を通りガス排出口２６へと流れるようにすることで、電子線発生時に温度上昇する照射面１１ａを冷却でき、またシャッタ部材２２も冷却できる。また、照射面１１ａ近傍の温度を温度センサ２４と温度測定装置１３とで測定し、その測定温度に基づいて窒素ガスの流量をガス流量制御バルブ１５で制御する。これにより、照射面１１ａ近傍の温度を一定温度以下に制御できる。
【００２８】
以上のように、図１の電子線照射装置により、回転中のディスク状媒体２の表面に対し電子線を照射するので、ディスク状媒体２の表面に紫外線よりも大きなエネルギを有する電子線を効率よく照射することができる。このため、紫外線照射では硬化が困難である樹脂を主成分とする層をも容易に硬化できる。
【００２９】
また、加速電圧が１００ｋＶ以下の電子線を照射するので、ディスク状媒体２の表面から薄い範囲内の樹脂を主成分とする層に効率よく電子線エネルギを与え、その下方に存在する記録層に電子線による影響を与えず、ディスク状媒体の歩留まりが向上する。また、加速電圧が２０ｋＶ未満では電子線がディスク状媒体の表面に到達するのが困難になる。
【００３０】
例えば、電子線照射装置１の電子線照射部１１を構成する低加速電圧の電子線照射のための電子線照射管は、ウシオ電機（株）から市販されており、例えば、加速電圧５０ＫＶ、管電流０．６ｍＡ／本の条件で樹脂層を瞬時に効率的に硬化させることができる。
【００３１】
なお、電子線照射管の照射窓を構成する窓材としては厚さ３μｍ程度のシリコン薄膜が好ましく、従来の照射窓では取り出すことのできない１００ｋＶ以下の低い加速電圧で加速された電子線を取り出すことができる。また、上述の「半径方向」とは、ディスク状媒体の回転中心から放射状に延びる方向及びディスク状媒体の回転中心から偏心した点からディスク状媒体の外周に延びる方向を意味する。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明を実施例により更に詳しく説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３３】
以下の手順で、ディスク状記録媒体として図２のような層構成の光記録ディスクのサンプルを作製した。即ち、情報記録のためにグループを形成したディスク状支持基体５０（ポリカーボネート製、直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍ）の表面に、Ａｌ_９８Ｐｄ_１Ｃｕ_１（原子比）からなる反射層５１をスパッタリング法により形成した。グループ記録方式における記録トラック・ピッチは０．３２μｍとした。
【００３４】
次いで、反射層５１の表面に、Ａｌ_２Ｏ_３からなるターゲットを用いてスパッタリング法により厚さ２０ｎｍの第２誘電体層５２を形成した。
【００３５】
次いで、第２誘電体層５２の表面に、相変化材料からなる合金ターゲットを用い、スパッタリング法により厚さ１２ｎｍの記録層５３を形成した。この記録層５３の組成（原子比）は、Ｓｂ_７４Ｔｅ_１８（Ｇｅ_７Ｉｎ_１）とした。次いで、この記録層５３の表面に、ＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ_２（２０モル％）からなるターゲットを用いてスパッタリング法により厚さ１３０ｎｍの第１誘電体層５４を形成した。以上の層５１，５２，５３，５４を合わせて以下、記録膜とも記す。
【００３６】
次いで、第１誘電体層５４の表面に、以下の組成の紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布し、紫外線を照射することにより厚さ９７μｍの光透過層５５を形成した。
【００３７】
・ウレタンアクリレートオリゴマー（三菱レーヨン（株）製、ダイヤビームＵＫ６０３５）・・・５０重量部
【００３８】
・イソシアヌル酸ＥＯ変性トリアクリレート（東亞合成（株）製、アロニックスＭ３１５）・・・１０重量部
【００３９】
・イソシアヌル酸ＥＯ変性ジアクリレート（東亞合成（株）製、アロニックスＭ２１５）・・・５重量部
【００４０】
・テトラヒドロフルフリルアクリレート・・・２５重量部
【００４１】
・光重合開始剤（１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン）・・・３重量部
【００４２】
更に、光透過層５５の上に紫外線／電子線硬化型ハードコート剤（ＪＳＲ社製、デソライトＺ７５０３）をスピンコート法により塗布した後、大気中６０℃で３分間加熱することにより被膜内部の希釈溶剤を除去し、厚さ３μｍの未硬化のハードコート層５６を形成した。
【００４３】
次いで、厚さ数十ｎｍを目標として、パーフルオロポリエーテルジアクリレート（アウジモント社製Ｆｏｍｂｌｉｎ　Ｚ　ＤＯＬのアクリル変性品、分子量約２０００）の０．５％（質量百分率）フロリナートＦＣ−７７（住友スリーエム社製）溶液を上記未硬化ハードコート上にスピンコート法によって塗布し、これを５０℃で３分間乾燥し、未硬化の表面層５７を形成した。
【００４４】
その後、図２のような未硬化の表面層５７を形成したディスク状基板を図１のようにして回転させながら、下記の表１に示すように５０乃至２００ｋＶの範囲で電子線の加速電圧を変えて、窒素気流下、酸素濃度２００ｐｐｍ以下で照射線量１０Ｍｒａｄの電子線を照射することにより、ハードコート層５６と表面層５７とを同時に硬化させ、光記録ディスクのサンプルを得た。
【００４５】
上述のようにして得られた光記録ディスクのサンプルの外観を観察したところ、照射した電子線の加速電圧の大きさによって、記録膜が一部浮き上がったように観察されたものが見られた。表１に結果を示す。
【００４６】
【表１】

【００４７】
表１のように、加速電圧１００ｋＶまでは記録膜の破損が起きないのに対して、１２０ｋＶでは一部のサンプルに記録膜の破損が観察され、１５０ｋＶ以上ではすべてのサンプルに観察された。これは１００ｋＶまでは電子線が約１００μｍの樹脂層５８（層５５，５６，５７により記録膜上に形成された）を透過せずに記録膜に達しないのに対して、１００ｋＶを越える加速電圧では記録膜に達したために、記録膜の破損が起こったものと考えられる。
【００４８】
以上のように本発明を実施の形態及び実施例により説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。例えば、本実施の形態による製造方法で製造できるディスク状記録媒体は、各種の光ディスク等の光情報記録媒体であってよいことは勿論である。このため、光情報記録媒体の種類に応じて最外面から記録層までの厚さを考慮し１００ｋＶ以下の適当な加速電圧を設定することが好ましい。
【００４９】
また、電子線照射装置１の容器内雰囲気を置換するガスとしては窒素ガスに限定されず、アルゴンガスやヘリウムガスやＣＯ_２等の不活性ガスであってもよく、また、これらの２種またはそれ以上の混合ガスであってもよい。
【００５０】
【発明の効果】
本発明のディスク状記録媒体の製造方法によれば、紫外線照射では硬化が困難である材料からなる表面層及び／又はその下の樹脂層の少なくとも一部を容易に硬化できかつ電子線照射をしても記録層には影響を及ぼさずにディスク状記録媒体を歩留まりよく製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態によるディスク状記録媒体の製造方法に用いることのできる電子線照射装置を概略的に示す側断面図である。
【図２】本実施例で作製した光記録ディスクの概略的な側断面図である。
【符号の説明】
１・・・電子線照射装置
２・・・ディスク状媒体
１０・・・遮蔽容器
１１・・・電子線照射部
１１ａ・・・照射窓
１２・・・電源
５３・・・記録層
５６・・・ハードコート層（樹脂層の一部）
５７・・・表面層（潤滑層）

Claims

ディスク状基板上に設けられた記録層の上に樹脂を主成分とする層を有するディスク状記録媒体を製造する方法であって、加速電圧が２０以上１００ｋＶ以下の電子線を前記樹脂を主成分とする層に照射することにより少なくとも前記樹脂を主成分とする層の表面を硬化することを特徴とするディスク状記録媒体の製造方法。
前記樹脂を主成分とする層の上に形成された表面層を硬化することを特徴とする請求項１に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記表面層が潤滑層であることを特徴とする請求項２に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記ディスク状基板を回転しながら前記電子線を照射することを特徴とする請求項１，２または３に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記ディスク状基板を電子線遮蔽容器内に回転可能に収容し、前記遮蔽容器内に不活性ガスを導入することで不活性ガス雰囲気に置換することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記遮蔽容器内の酸素濃度を測定しながら前記不活性ガスを導入することを特徴とする請求項５に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記不活性ガスをガス導入口からガス排出口に向けて、電子線を照射する電子線照射部の照射窓の近傍を通して流すことにより前記照射窓の近傍を冷却することを特徴とする請求項５または６に記載のディスク状記録媒体の製造方法。
前記樹脂を主成分とする層の厚さを考慮し、前記加速電圧を設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のディスク状記録媒体の製造方法。