JP2005353152A - ディスク製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に設けられた中間層と、スタンパを傷や破損を生じることなく剥離できるディスク製造装置および製造方法を提供する。
【解決手段】基板４１に中間層としてのＵＶ硬化シート４０が設けられたディスク５０を押圧し、Ｎｉ原盤６０に設けられたピット形状等を転写する。ディスク５０はエジェクトピン７１の径部７１ｂと、スタンパ６０は径部７１ａとそれぞれ嵌合される。ディスク５０をスタンパ６０から剥離する際に、はじめにエジェクトピン７１を上昇させ、後に下降させる。次に、再びエジェクトピン７１を上昇させる。このように２段階的に、エジェクトピン７１の突き上げを行うことで、剥離時におけるディスク５０やＮｉ原盤６０への傷の発生や破損を防ぐことができる。
【選択図】 図７

Description

この発明は、例えば２層構造をもつディスクに対して適用できるディスク製造装置および製造方法に関する。

近年、光ディスクの大容量化が進んでいる。その中で、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下、ＢＤと適宜表記する）は、片面単層で約２５Ｇバイト、片面２層で約５０Ｇバイトの記録容量を有する高密度光ディスクである。ＢＤの種類として、書き換え可能なディスクに関する規格は既に提案され、追記可能なディスク、および再生専用のディスクについての規格の検討がされている。

ＢＤ規格では、記録再生用ビームスポット径を小とするために、光源波長を４０５ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡ(Numerical Aperture)を０．８５と大きくしている。ＣＤ（Compact Disc）規格では、光源波長：７８０ｎｍ、ＮＡ：０．４５、スポット径：２．１１μｍであり、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)規格では、光源波長：６５０ｎｍ、ＮＡ：０．６、スポット径：１．３２μｍである。ＢＤ規格では、スポット径を０．５８μｍまで絞ることができ、ＤＶＤと比して、約１／５とすることができる。さらに、対物レンズの開口数ＮＡを高めた結果、ディスク面とレーザ光の光軸がなす角度の９０°からの傾きに許される角度誤差（チルト・マージンと称される）が小さくなるので、情報層を覆うカバー層を０．１mmまで薄くしている。

片面２層ディスクの場合では、レーザ光の入射方向から見て１００μｍの深さにある情報層を基準層（第０記録層、Ｌ０層と呼ばれる）とし、７５μｍの深さに追加する記録層を第１記録層（Ｌ１層）と定義している。なお、ここで情報層とは再生専用ディスクの場合の反射層および記録可能なディスクの場合の記録層の両方を含むことを意味する。

図８は、この発明を適用できるＢＤ規格の高密度光ディスクの構造を示す。図８Ａは、単層構造を示し、参照符号１が１．１mm厚みのポリカーボネイト（以下、ＰＣと適宜略す）からなる基板を示す。

基板１は、射出成形で原盤ピットが転写されたもので、基板１に対してスパッタリング法にて銀もしくは銀合金が反射膜２として被着されている。反射膜２に対して、０．１mmの光透過層であるカバー層３が貼り合わされている。カバー層３は、あらかじめ打ち抜かれたＰＣシート５をＵＶ硬化型接着剤４にて貼り合せ、表層部にハードコート６を施したものである。

図８Ｂは、２層構造の高密度光ディスクを示す。単層構造と同様に、１．１mmの基材にＬ０層の全反射膜である反射膜２を形成し、その上に、中間層と呼ばれる紫外線（ＵＶ）硬化型シート７を設け、ＵＶ硬化型シート７上にＬ１層の半透過反射膜８を形成し、更にカバー層３を貼り合せた情報層を２層有するディスクである。レーザ光の入射方向（ハードコート６側）から見て１００μｍの深さに反射膜２が形成され、７５μｍの深さに半透過反射膜８が形成される。

一実施形態では、後述するように，射出成形で原盤からピットを転写した成形基板１にスパッタリング法にて銀もしくは銀合金を反射膜２として形成し、ＵＶ硬化型シート７上に原盤からピットを転写し硬化後、スパッタリング法にて銀もしくは銀合金を半透過反射膜８として形成し、ＵＶ硬化型接着剤４にてあらかじめ打ち抜かれたＰＣシート５を貼り合せ、表層部にハードコート６を施している。

図８Ｂに示す２層構造をもつ高密度光ディスクの製造工程に、基板１上に設けられたＵＶ硬化型シート７にスタンパを圧着し、凹凸ピットや案内溝（以下、適宜、ピット形状等と称する）を転写した後、紫外線を照射してＵＶ硬化型シート７を硬化し、ＵＶ硬化型シート７をスタンパから剥離する工程がある。従来、ＵＶ硬化型シート７をスタンパから剥離する方法としてエジェクトピンを突き上げる方法とエアの吹込みによる方法が用いられていた。

しかしながら、従来のＵＶ硬化型シート７をスタンパから剥離する方法には以下のような問題点があった。すなわち、エジェクトピンを１回突き上げて剥離を完了しようとすると、真空吸着で保持台に保持しているスタンパの中心孔が持ち上げられてしまい、ＵＶ硬化型シート７が被着される基板１やスタンパに傷や破損などの不良を発生させてしまうおそれがあった。また、中心孔付近からＵＶ硬化型シートとスタンパの隙間にエアを供給する方法ではスタンパと保持台の間にエアが入ってしまいスタンパの真空吸着の妨げになってしまうという問題があった。

従って、この発明の目的は、スタンパからＵＶ硬化型シートを剥離する際に、基板やスタンパの傷の発生や破損を防ぐことができるディスク製造装置およびディスク製造方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明の第１の態様は、加圧手段により原盤に設けられたピット形状等を、基板に貼りあわされた中間層に転写し、原盤から基板を剥離するディスク製造装置において、基板を保持する第１の径部と、原盤を保持する第２の径部とからなるエジェクトピンを備え、エジェクトピンが基板を原盤から部分的に剥離する第１の突き上げ量の第１の昇降動作を行い、次に基板を原盤から完全に剥離する第２の突き上げ量の第２の昇降動作を行うことを特徴とするディスク製造装置である。

この発明の第２の態様は、加圧手段により原盤に設けられたピット形状等を、基板に貼りあわされた中間層に転写し、原盤から基板を剥離するディスク製造方法において、エジェクトピンの第１の径部に保持された中間層が貼りあわされた基板と、第１の径部より大なる第２の径部に保持された原盤を加圧するステップと、エジェクトピンを上昇させ、原盤から基板を部分的に剥離し、下降する第１の昇降ステップと、エジェクトピンを上昇させ、原盤から基板を完全に剥離して下降する第２の昇降ステップとからなるディスク製造方法である。

この発明によれば、簡便かつ確実にスタンパからＵＶ硬化型シートの剥離を行うことができる。また、作業工程において基板やスタンパの破損が生じないため、円滑にディスクを大量生産できる生産ラインを構築することができる。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１および図２は、上述した高密度光ディスクの製造方法の流れを示すものである。図１および図２を参照して，製造方法の概略を説明する。図１および図２に示す製造工程は、一連の流れであるが、作図スペースの制約上二つの図面に分割して示されている。

破線で囲んで示す参照符号Ｓ２１の工程がＬ０ピット転写工程を示す。Ｌ０ピット転写工程Ｓ２１の成形工程Ｓ２では、成形材料１１例えばＰＣとＬ０層用の原盤作成工程Ｓ１で作成されたＬ０用原盤とを使用して基板１が作成される。Ｌ０用原盤は、スタンパとも呼ばれ、映画、音楽等の情報が別のマスタリング工程によってピットとして記録されたものである。Ｌ０ピット転写工程Ｓ２１において、成形機が使用される。次に、冷却工程Ｓ３において、冷却装置によって成形された基板が冷却される。

次に、Ｌ０層の全反射膜２の形成工程Ｓ２２がなされる。形成工程Ｓ２２のＬ０スパッタリング工程Ｓ４では、スパッタ装置を使用してターゲット１２の成分が基板上に被着される。

次に、中間層形成工程Ｓ２３がなされる。中間層は、ＵＶ硬化型シートを貼り合わせることで形成される。中間層形成工程Ｓ２３では、ＵＶ硬化型シート中間層貼り合せ装置が使用される。ＵＶ硬化型シートは、両面に第１および第２セパレートフィルムが積層されたものである。ＵＶ硬化型シート材料１３がハーフ抜き工程Ｓ５１および第１セパレートフィルム剥離工程Ｓ５２の処理を受けて全反射膜２上に貼り合わされる。

次に、Ｌ１ピット転写工程Ｓ２４がなされる。最初に、第２セパレートフィルム剥離工程Ｓ６において、第２セパレートフィルムが剥離される。別工程で製作されているＬ１用原盤１４を使用した加圧転写工程Ｓ７によって、Ｌ１ピットがＵＶ硬化型シートに転写される。加圧転写工程Ｓ７では、ローラ転写装置が使用される。

そして、第１回目のＵＶ硬化工程Ｓ８において、ＵＶ硬化型シートに対してＵＶ照射がなされ、転写されたピットのパターンが固定される。ディスク剥離工程Ｓ９において、ディスクが原盤から剥離される。ここで、ディスクとは、基板１にＵＶ硬化型シートが被着され、さらに、ＵＶ硬化型シート上にＬ１ピットが転写されたものを意味する。ディスク剥離工程Ｓ９では、ディスク剥離装置が使用される。

図２を参照してさらに、高密度光ディスクの製造方法について説明する。半透過反射膜形成工程Ｓ２５において、ＵＶ硬化型シート上のピットが形成された面上にＬ１層の半透過反射膜８が被着される。Ｌ１スパッタリング工程Ｓ１０では、スパッタ装置を使用してターゲット１５の成分が基板上に被着される。

次のカバー層作成工程Ｓ２６において、カバー層が作成される。ＵＶ硬化型接着剤塗布工程Ｓ１１において、ＵＶ硬化型接着剤１６が半透過反射膜８上に塗布される。ＰＣシート１７がディスクと近い形に打ち抜き工程Ｓ１２１で打ち抜かれ、ＰＣシート貼り合わせ工程Ｓ１２でディスクに対して貼り合わされる。第２回目のＵＶ硬化工程Ｓ１３でＵＶ硬化型接着剤が硬化され、カバー層が作成される。カバー層作成工程Ｓ２６においては、ＰＣフィルムカバー層貼り合せ装置が使用される。

ハードコート塗布工程Ｓ２７は、ハードコート塗布工程Ｓ１４および第３回目のＵＶ硬化工程Ｓ１５からなり、ハードコート塗布工程Ｓ１４において、ＰＣシート上にハードコート材料例えばＵＶ硬化型ハードコート剤１８が塗布される。ハードコート塗布工程Ｓ１４では、ハードコート塗布装置が使用される。

以上のようにして製造された２層構造を有する高密度光ディスクが検査工程Ｓ２８において、欠陥の有無が検査され、高密度光ディスクが完成される（工程Ｓ２９）。なお、単層の高密度光ディスクを製造する場合では、全反射膜のスパッタリング工程Ｓ２２の後に、Ｌ１ピット転写工程Ｓ２４および半透過反射膜形成工程Ｓ２５がスキップされる。スパッタリング工程Ｓ２２に続いてカバー層作成工程Ｓ２６がなされる。検査工程Ｓ２８では、検査装置が使用される。

次に加圧転写工程Ｓ７について、図３〜図６を参照して動作順に説明する。この発明の特徴は、スタンパからＵＶ硬化型シートを剥離する点にある。従って、スタンパに設けられたピット形状等をＵＶ硬化型シートに転写する手段は特に限定されないが、この一実施形態ではローラを用いて加圧転写するものとして説明する。

図３に示すように、基板４１にＵＶ硬化型シート４０が被着され、また成形済（Ｌ０層の反射膜２が成膜済）のディスク５０が、反転して対向している保持台７０に真空吸着されたスタンパとしてのＮｉ（ニッケル）原盤６０と平行な位置に保持される。

参照符号７１ａおよび７１ｂはエジェクトピンを示す。エジェクトピン７１は径の大きさが異なる第１の径部７１ａおよび第２の径部７１ｂを有する。径部７１ａの先端に、より小径の径部７１ｂが設けられている。径部７１ｂの高さはディスク５０の厚みよりわずかに大とされている。エジェクトピン７１は昇降可能とされている。Ｎｉ原盤６０の中心孔がエジェクトピン７１の第１の径部７１ａと嵌合され、また、ディスク５０の中心孔が径部７１ｂに嵌合されることにより位置決めされる。この状態では、ディスクのＵＶ硬化型シート４０とＮｉ原盤６０とが０．５mm〜５．０mm程度の間隔でもって対向している。ディスク５０の周囲には、取り囲む台７２が配置されており、ディスク５０の上方には、加圧用ローラ８０を有するローラユニット８１が位置している。

まず、ディスク５０が保持されたエジェクトピン７１が上昇する。次に、Ｎｉ原盤６０が吸着配置されたディスク周囲の台７２と一体の保持台７０が上昇する。ローラユニット８１に保持されたローラ８０がディスク周囲の台７２と接触する。ディスクをローラ８０とＮｉ原盤６０で挟み込む状態とする。この時点では、ローラ８０は、ディスクの基板４１と未だ接触していない。基板４１の面に対してディスク周囲の台７２の面が僅かに例えば１０〜１００μｍ低いものとされている。

ローラ８０の位置を回転軸の中心から下ろした垂線を基準として規定すると、台７２とローラ８０とが接触するローラ位置は、基板４１の外周より例えば４mm外側とされる。エジェクトピンの径部７１ｂとディスクとは、０．０１mmのクリアランスで保持されている。ローラ８０の材質は、例えば、表面がウレタンゴムで、硬度は、ショア硬度９０で厚みが３．５mmとされる。弾性を持つローラを使用することによって基板４１の表面が傷つくことを防止できる。

図４に示すように、ローラユニット８１が矢印８２で示す方向に移動し、ローラ８０がディスクのＵＶ硬化型シート４０をＮｉ原盤６０に対して押しつける。この場合、保持台７０およびＮｉ原盤６０がシリンダ９０ａ、９０ｂによって上方に押し上げられる。図示は省略するが、シリンダ９０ａ、９０ｂ以外に２本のシリンダを設けられ、合計４本のシリンダの推力９１ａ、９１ｂによって加圧力が発生する。

ローラ８０が回転し、Ｎｉ原盤６０のピットパターンがＵＶ硬化型シート４０に対して転写される。加圧ローラ８０は、図５にその断面を示すように、エジェクトピン７１の径部７１ｂのディスク５０の面から突出した先端部を逃げるように、座繰り穴８３が設けられている。ローラ位置がディスク外周エッジより外側から転写が開始され、ローラ位置がディスク外周エッジより外側までで転写が終了される。

転写の条件について説明する。回転によるローラ８０の移動速度は、１〜１５０mm／secとされる。移動速度が速すぎると、気泡が残りやすく、遅いと生産性が悪くなる。好ましくは、ローラ８０の移動速度は、６０〜１００mm／secとされる。ローラ８０による転写荷重は、５０kg〜３００kgの範囲とされる。転写荷重が少ないと、転写不良が発生し、転写荷重が大きすぎると、ＵＶ硬化型シート４０の変形が生じる。好ましくは、転写荷重が１５０kg〜３００kgとされる。転写時のＮｉ原盤６０の温度は、３０°Ｃ〜６０°Ｃとなるように制御される。Ｎｉ原盤６０の温度が低すぎると、転写不良が発生し、温度が高すぎると、シートの外形寸法・厚みなどが変動したりする。好ましくは、転写時のＮｉ原盤６０の温度は、４０°Ｃ〜５０°Ｃとされる。

次に、第１回目のＵＶ硬化工程Ｓ８がなされる。剥離は転写されたディスクをスタンパに保持されたままで基板側からＵＶ照射装置にてＵＶ光を照射してＵＶ硬化型シートを硬化してから行う。

図６に示すように、保持台７０上で、転写されたディスク５０（基板４１およびＵＶ硬化型シート４０）がＮｉ原盤６０に圧着されている状態で、基板４１の側からＵＶ照射装置１０１によって、ＵＶ光１０２を照射する。一実施形態では、基板４１に対してＬ０層の銀合金がスパッタされているが、薄膜の銀膜のため、例えば、波長３６０ｎｍ程度の紫外線が約２５％〜３０％程度透過し、ＵＶ硬化型シート４０をＮｉ原盤６０に密着し、形状保持したまま硬化させることが可能である。

次に、ディスク剥離工程Ｓ９がなされる。ＵＶ硬化型シート４０とＮｉ原盤６０との密着状態を解除する。ＵＶ硬化型シート４０が硬化されているので、ＵＶ硬化型シート４０のタックが無くなり、Ｎｉ原盤６０との密着力が低下してＮｉ原盤６０からの離型を容易にすることができる。一実施形態では、基板中心孔の周囲をエジェクトピン７１の径部７１ａと径部７１ｂの間の段部が突き上げることによって、剥離を行うようにしている。すなわち、この発明では、エジェクトピン７１は、基板４１とＮｉ原盤６０の位置決めを行うセンターピンと剥離用のピンの両者の機能を果たす。

図７は、剥離動作を行うための装置の構成例を示し、剥離後の状態を示す。保持台７０の中心を貫通してエジェクトピン７１が突き上げ動作を行い、ＵＶ硬化型シート４０および基板４１の中心孔の周囲、即ち内周部を突き上げることで、Ｎｉ原盤６０からディスク５０を剥離させるようにしている。剥離されたディスクは、バキュームパッド１１２によって吸着される。

離型は、Ｎｉ原盤６０の吸着不良の対策およびディスクの破損を避けるために、内周のエジェクトピン７１の２段突き出しで離型する。すなわち、１段目（第１の昇降動作）は、エジェクトピン７１を０．０３〜０．３秒間、１．０〜５．０mm突き出し、ディスク５０をＮｉ原盤６０から部分的に剥離、突き出し後、エジェクトピン７１を一旦下降させ、２段目（第２の昇降動作）の突き上げを行う。２段目の突き上げは、ディスク５０をＮｉ原盤６０から完全に剥離し、図７で示すように、上方で待機している受け渡しアーム１１１に設置されたバキュームパッド１１２がディスク５０を吸着できる高さまで行われる。

望ましくは、１段目（第１の昇降動作）は、エジェクトピン７１を０．０５〜０．１５秒間、１．５mm〜３．０mm突き出し、ディスク５０をＮｉ原盤６０から部分的に剥離、突き出し後、エジェクトピン７１を一旦下降させ、２段目（第２の昇降動作）の突き上げを行う。

この発明は、この発明の要旨を逸脱しない範囲内でさまざまな変形や応用が可能であり、上述した一実施形態に限定されることはない。上述した一実施形態では、高密度光ディスクにおけるＵＶ硬化型シートとスタンパの剥離を例に説明したが、限定されることはない。例えば、２層以上の構造をもつＤＶＤの製造工程にも適用することができ、中間層にＵＶ硬化型シートを用いるディスクにも適用することができる。

ＢＤの製造工程を示す略線図である。 ＢＤの製造工程を示す略線図である。 加圧転写装置の説明のための略線図である。 加圧転写装置の説明のための略線図である。 加圧転写装置の説明のための略線図である。 ＵＶ照射装置の説明のための略線図である。 ディスク剥離装置の説明のための略線図である。 この発明を適用できる光ディスクの一例および他の例を示す略線図である。

符号の説明

４０ ＵＶ硬化型シート
４１ 基板
５０ ディスク
６０ Ｎｉ原盤
７０ 保持台
７１ エジェクトピン
７１ａ、７１ｂ 径部

Claims (6)

1. 加圧手段により原盤に設けられたピット形状等を、基板に貼りあわされた中間層に転写し、上記原盤から上記基板を剥離するディスク製造装置において、
   上記基板を保持する第１の径部と、上記原盤を保持する第２の径部とからなるエジェクトピンを備え、
   上記エジェクトピンが上記基板を上記原盤から部分的に剥離する第１の突き上げ量の第１の昇降動作を行い、
   次に上記基板を上記原盤から完全に剥離する第２の突き上げ量の第２の昇降動作を行うことを特徴とするディスク製造装置。
2. 上記第１の昇降動作は、０．０３〜０．３秒間、１．０mmから５．０mm上記エジェクトピンを上昇させた後、下降させるものであり、
   上記第２の昇降動作は、上記基板を保持部に保持可能な高さまで上昇させるものである請求項１に記載のディスク製造装置。
3. 上記第１の昇降動作は、０．０５〜０．１５秒間、１．５mmから３．０mm上記エジェクトピンを上昇させた後、下降させるものであり、
   上記第２の昇降動作は、上記基板を保持部に保持可能な高さまで上昇させるものである請求項１に記載のディスク製造装置。
4. 加圧手段により原盤に設けられたピット形状等を、基板に貼りあわされた中間層に転写し、上記原盤から上記基板を剥離するディスク製造方法において、
   エジェクトピンの第１の径部に保持された中間層が貼りあわされた基板と、上記第１の径部より大なる第２の径部に保持された原盤を加圧するステップと、
   上記エジェクトピンを上昇させ、上記原盤から上記基板を部分的に剥離し、下降する第１の昇降ステップと、
   上記エジェクトピンを上昇させ、上記原盤から上記基板を完全に剥離して下降する第２の昇降ステップとからなるディスク製造方法。
5. 上記第１の昇降ステップは０．０３〜０．３秒間、１．０mmから５．０mm上記エジェクトピンを上昇させた後、下降させるものであり、
   上記第２の昇降ステップは、上記基板を保持部に保持可能な高さまで上昇させるものである請求項４に記載のディスク製造方法。
6. 上記第１の昇降ステップは０．０５〜０．１５秒間、１．５mmから３．０mm上記エジェクトピンを上昇させた後、下降させるものであり、
   上記第２の昇降ステップは、上記基板を保持部に保持可能な高さまで上昇させるものである請求項４に記載のディスク製造方法。
   

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