JP2006260726A - 光ディスク基板のアニール方法およびアニール装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 光ディスクのアニール処理を従来の１／８程度までに時間短縮できてしかも機械的特性が向上し、電気的特性も従来と比べて遜色ないものとなるアニール方法を提供する。
【解決手段】 プレートをアニール炉中で加熱し、所定の温度に加熱されたプレートの上に光ディスクの記録面の反対側を接触させてプレートの熱を直に光ディスクに熱伝導させ、この状態で再度、炉中に入れてで所定時間した後、炉から取り出し、プレートを光ディスクに接触させた状態で自然冷却させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク基板にアニール処理を施す光ディスクのアニール方法およびアニール装置に関する。

光ディスク（ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＢＬ−Ｒ、ＨＤ−ＤＶＤなど）のチルトとして、ｒ（ラジアル方向）チルトが±０．３（ｄｅｇ）、ｔａｎ（タンジェンシャル方向）チルトが±０．８（ｄｅｇ）が現在の基準であり、回転速度がより速くなると、レーザ光でフォーカシングする際に、安定した動作をさせるには、この値はさらに小さく押さえられなければならない。
そこで、情報基板とダミー基板を成形後に各基板に残る残留応力を除去するため、アニール（焼き鈍し）を行っている。このようにアニール処理を行うことにより、完成後の光ディスクの変形が起こりにくくなる。さらに、アニール処理のもう１つの効果として、記録層を形成するために色素を有機溶剤に溶解して塗布しているが、この光ディスクの情報基板へ塗布することで色素を塗布した後、色素液に含まれる有機溶剤を蒸発させる効果も有している。

従来のアニール処理方法には２つあり、図６に示したスタックポールを使用するもの（特許文献１参照）と、図７に示したスクリューシャフトを使用するものである。
特開平１０−２７３８９号公報

特許文献１記載のものは、図６に示すように、スタックポール６２に複数枚（図では７枚）の光ディスクＤの中央開口をそれぞれスペーサを介して嵌める。このような多数の光ディスクを串差し状に配設したスタックポールを多数個（図では縦、横それぞれ５本ずつ）アニール炉６１の中に立設配置し、熱風６５をアニール炉内を通過させることで、光ディスクを所定温度で所定時間加熱させるものである。

従来のアニール処理方法のもう１つは、図７に示すように、光ディスクＤの直径よりも短い間隔をあけてスクリューシャフト７１、７２をそれぞれ水平かつ互いに平行に配設し、さらにこれらの２本のスクリューシャフト７１、７２の垂直２等分線上で２本のスクリューシャフト７１、７２を含む平面よりも下側で３点支持となる位置に第３のスクリューシャフト７３を配設し、それぞれ同方向、同回転数で回転されて成る。３本のスクリューシャフト７１、７２、７３はそれぞれ同径であり、かつ同方向・同幅・同ピッチとなる溝がそれぞれに刻まれており、その溝の幅は光ディスクＤの厚みがその溝に入る程度の値となっている。これら３本のスクリューシャフト７１、７２、７３を同一回転数で同方向に回転させ、３本のスクリューシャフト７１、７２、７３の各溝（図の７１ａ）に光ディスクＤを載せて３点支持させると、光ディスクＤが立った状態で搬送される。この３本のスクリューシャフト７１、７２、７３をアニール炉内を貫通させて熱風７５を当てることにより、光ディスクＤはインラインでアニール炉内に搬入され、炉内でアニール処理され、炉外に搬出されることができる。

ところが、従来方法１には、光ディスクＤをスタックポール６２へ串差しにした串の両端の光ディスクＤは十分に加熱できても、まん中部分が十分に加熱されにくいので、ここの部分の温度上昇が遅い。したがってこの部分の光ディスクが十分に加熱されるには長時間（３〜４時間）必要となるという欠点があった。

従来方法２は従来方法１と比べて長所が多く、最近の主流となっているが、しかし従来方法１ほどではないが、アニール処理に時間がかかり、また反りの安定性に欠けていた。

また、従来方法１、２はともに光ディスクの直径方向に熱風を通過させるものであり、１枚の光ディスクでミクロ的に検査すると、熱風の上流側にある部位は熱い熱風が通過し、下流側は上流側部位を加熱したあとの温度の低下した風で加熱されるので、上流側と均一には加熱されなくなり、光ディスクの直径方向で加熱温度に差が生じ、原理的に均一加熱ができないという欠点があった。

本発明はこれらの欠点を解決するためになされたもので、アニール処理時間の短間の短縮（従来の２４０分を３０分以内に大幅短縮）と反りの安定性（チルトの安定性）、均一加熱をすることのできるアニール処理方法とその装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光ディスク基板のアニール方法に係り、所定の温度に加熱されたプレートの上に光ディスクの記録面の反対側を接触させて前記プレートの熱を直に光ディスクに熱伝導させることにより光ディスク基板をアニールすることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートをアニール炉中で加熱し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で再度、前記アニール炉中で加熱することを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で冷却させることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートから前記光ディスクを別の冷えたプレートに移し替えて急冷させることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートから前記光ディスクを断熱体に移し替えて徐冷させることを特徴としている。

請求項６記載の発明は、請求項３〜５のいずれか１項によりアニール炉から取り出されたプレートを空の状態で再度前記アニール炉中で所定の温度になるまで加熱して、所定の温度に加熱されたプレートの上に光ディスクの記録面の反対側を接触させて前記プレートの熱を直に光ディスクに熱伝導させることにより光ディスク基板をアニールすることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートの複数枚でエンドレスベルトを形成し、前記エンドレスベルトの一部を前記アニール炉中に入れ、他部を前記アニール炉外に引き回したものを用いてアニールすることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項１記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートを電気で加熱し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で再度、電気で加熱することを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項８記載の光ディスク基板のアニール方法において、前記プレートがプレートヒータであることを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、光ディスク基板のアニール装置に係り、熱風が内部に吹き入れられるトンネル状のアニール炉と、金属プレートの複数枚でエンドレスベルトを形成して成る金属プレートコンベアと、を有し、前記金属プレートコンベアの一部を前記アニール炉中に入れ、両端部を前記アニール炉外に露出させたことを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、所定の温度（例えば８０°Ｃ）に炉内や電気で予め加熱しておいたプレートの上に光ディスクを載せるだけで、（従来の熱風による輻射による加熱と違って）光ディスクが全面接触して熱伝導により熱が伝わるので、光ディスクに熱が伝導するのが速く、その厚み（０．６〜１．２ｍｍ）に熱が伝われば所定の温度（８０°Ｃ）になってしまうため、所定の温度になるのに２〜３分しかかからなくなる。そしてこの後、アニール炉内や電気でこの温度で所定時間（１５分〜３０分）保つだけでアニール処理がなされることになるので、従来の１／８程度までに時間短縮されることとなる。

以下、本発明に係るアニール方法を図１と図２を用いて説明する。
図１は本発明に係るアニール方法のフローチャートであり、図２は本発明に係るアニール方法の説明図である。
図１において、ステップ１１でアルミプレート３２（図２（１））をアニール炉３１にれて加熱する。図２のアニール炉３１は内部にプレートを収納できる空間があり、特に図示はしていないが壁面の一面に加熱空気（熱風）の流入する多孔と前記壁面に対向した他面に熱風の流出する多孔を有し、アニール炉外にある空気加熱装置と送風ファンとにより作られた熱風が、流入壁面からアニール炉内に入り、加熱対象物を加熱した後、流出壁面から出て、空気加熱装置と送風ファンへ戻り、再度加熱されてアニール炉に戻る、といった循環経路が形成されている。

なお、ここでは軽くて熱伝導がよくて比熱も小さいアルミプレート３２を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ステンレスプレート、鉄プレート等他の金属でもかまわない。

ステップ１２でプレート３２が所定の温度（例えば、８０°Ｃ）になるまでアニール炉３１に入れておく（図２（１））。
ステップ１３でプレート３２が所定の温度になったら、アニール炉３１からプレート３２を引き出し、ステップ１４で光ディスクＤ熱いプレート３２の上へ載せる（図２（２））。
ステップ１５で、光ディスクＤ載置状態のプレート３２をアニール炉３１へ入れる（図２（３））。
ステップ１５でアニール炉３１にれてアニール処理（加熱）する（図２（４））。
ステップ１６で光ディスクＤが所定の温度（例えば、８０°Ｃ）になるまでアニール炉３１で加熱を続ける（図２（４））。光ディスクＤの表面温度は赤外線センサで測定することができる。
ステップ１７で光ディスクＤが所定の温度で所定の時間になったら、光ディスクＤ載置状態のプレート３２をアニール炉３１から引き出す（図２（５））。

この後のステップ１８の処理は本発明によると３通りの実施形態１（ステップ１８１）、実施形態２（ステップ１８２）、実施形態３（ステップ１８３）が考えられる。

〈実施形態１〉
実施形態１はステップ１８１で、プレート３２から光ディスクＤを他の冷えた金属プレート３３の上へ移し替えて光ディスクＤを急冷させる（図２（６１））。
そして、プレート３２は冷めないうち再びアニール炉３１に戻すようにして、エネルギロスを最小限にする（ステップ１９）。
この方法によれば、機械的特性が向上し、電気的特性は若干犠牲になるが許容範囲であり、それと比較して低エネルギロスで生産性が大きく向上する。

〈実施形態２〉
実施形態２はステップ１８２で、プレート３２から光ディスクＤを断熱材３４の上へ移し替えて光ディスクＤを徐冷させる（図２（６２））。
そして、プレート３２は冷めないうち再びアニール炉３１に戻すようにして、エネルギロスを最小限にする（ステップ１９）。
この方法によれば、機械的特性が向上し、電気的特性は従来方法と比べて遜色ない光ディスクが低エネルギロスで高生産性で得られるようになる。

〈実施形態３〉
実施形態３はステップ１８３で、光ディスクＤ載置状態のままプレート３２ごと自然冷却により長時間かけて徐冷をさせる（図２（６３））。
プレート３２が室温になって光ディスクＤを取り上げる。室温に戻ったプレート３２は再びアニール炉３１に戻される（ステップ１９）。
この方法によれば、機械的特性が大きく向上し、電気的特性は従来方法と比べて遜色ない光ディスクが高生産性で得られるようになる。

図３は本発明の実施形態１、実施形態３、従来例１で製造された光ディスクについて、（図６の串差し炉）の（ａ）機械的特性と、（ｂ）電気的特性を調べた実験結果の表である。
（ａ）の「機械的特性」については、Ｒチルト、Ｔチルト、面振れについてそれぞれ調べた。結果は、実施形態１、実施形態３、従来例１の順で、Ｒチルトが０．６７、０．４６、０．８８（ｄｅｇ）であり、Ｔチルトが０．６０、０．２７、０．５６（ｄｅｇ）であり、面振れが１１７、６２、１６８（μｍ）となった。
（ｂ）の「電気的特性」については、ジッター（時間的ノイズ）、ＰＩエラー（個／８ECC blocks）、反射率（％）、１４Ｔ変調度についてそれぞれ調べた。結果は、実施形態１、実施形態３、従来例１の順で、ジッターが内側で９．５４、８．９１、８．８８、外側で９．７９、８．６２、８．８２であった。ＰＩエラーは内側で１０２、４９、３８、外側で１００、２５、１４であった。反射率は内側で４５．７、４５．７、４４．５、外側で４７．４、４７．４、４７．１であった。１４Ｔ変調度は内側で０．５２４、０．５４７、０．５５０、外側で０．４８６、０．５２１、０．５３０であった。

上記実験（ａ）、（ｂ）から判ることは、貼合せ後の機械的特性は実施形態３が優れており、目標値のＴチルト±０．１５（ｄｅｇ）、面振れ６３（μｍ）以下にできることが判った。実施形態１はすべての点で実施形態３とは劣るが、従来例１と比べるとＴチルトが同じ程度であり、Ｒチルトと面振れは勝っていることが判った。
また、電気的特性は実施形態３と従来例１が同等であるので、実施形態３は全ての点で従来例１より優れているといえる。
実施形態１は従来例１と比べてジッターとＰＩエラーが増えているもののまだ許容範囲であり、一方、アニール時間が大幅に短縮できる（３０分対従来例１の２４０分）ことを考えると、総合的な効果は実施形態１の方が従来例１より優れているといえる。

このように、本発明では光ディスクを平らな加熱プレートに載せて加熱させる方法なので光ディスク全面が均一に加熱されることが出来、しかも接触による加熱であるので従来の輻射加熱と比べて熱伝導が良く、加熱時間が短縮される。

以上は光ディスクＤを下からプレート３２で加熱する例で示したが、光ディスクＤを断熱材の上に載せて上の方からプレート３２で加熱するようにしてもよい。
プレートと接触する光ディスクＤの面は、記録面の反対側が望ましい。

また、加熱したプレートを２枚用意し、光ディスクＤをサンドイッチ状に挟んで上下から加熱するようにすると、更に生産性が向上する。

〈実施形態４〉
以上は、本発明をバッチ処理する例示したが、アニール炉を貫通しているエンドレスプレートコンベアの上に光ディスクを載せるようにするインライン方式でも実施することができる。
図４は本発明の実施形態４で、インライン方式でアニールを実施する例である。
図において、アニール炉５１は通過方向に長く形成されており、アニール炉５１の中を金属プレートのコンベア５２の往路と復路（５２’）が両端の折り返し部分をアニール炉外に露出した状態で、貫通している。金属プレートのコンベア５２は、例えば、単位プレートを複数枚、数珠つなぎしたエンドレスベルトで形成することができる。
図で左端の金属プレートコンベア５２の上に光ディスクＤが載せられる。このときの金属プレートコンベア５２はアニール炉５１の復路中（５２’）で既に所定温度に加熱されており、光ディスクＤの全面で熱伝導され、全面均一にかつ速く所定温度に達する。

アニール炉５１の長さＬは、コンベア５２の速度をｖ（ｍ／分）、光ディスクＤが所定温度で加熱される必要な所定時間をｔ₁（分）とすると、
Ｌ＝ｖ×ｔ₁
となる。
また、アニール炉５１の出口から折り返し点までのコンベア５２の長さＬ’は、光ディスクＤが室温まで冷却されるのに必要な所定時間をｔ₂（分）とすると、
Ｌ’＝ｖ×ｔ₂
となる。

次に、このインライン方式の動作について説明する。
まず、アニール処理されるべき光ディスクＤが金属プレートコンベア５２の上に載せられると、既に金属プレートコンベア５２は所定温度に加熱されており、たちまち光ディスクＤの全面で熱伝導され、全面均一に所定温度に達し、そのままアニール炉５１に入り、アニール処理に必要な所定時間をｔ₁（分）過ぎるとアニール炉５１の出口から出て、光ディスクＤが室温まで冷却されるのに必要な所定時間をｔ₂（分）かけて光ディスク収納部５９に達し、そこに収納される。
なお、加熱時間を変更したいときは、金属プレートコンベア５２の搬送速度を変えればよいし、加熱温度を変更したいときは、アニール炉５１に入る熱風の温度を変えればよい。
このように、実施形態４によれば、光ディスクＤを１回金属プレートコンベア５２に載せる作業だけで、アニール処理が行え、実施形態１〜３のようなアニール炉からのプレートの出し入れの作業が省略できる。

〈実施形態５〉
以上は、本発明に使用するプレートをアニール炉で加熱させていたが、本発明はアニール炉以外のもの、例えば抵抗加熱、誘導加熱、赤外加熱等でプレートを加熱してもよいことは言うまでもない。
図５は本発明の実施形態５のフローチャートで、プレートそのものをプレートヒータで構成してしまい、電気加熱により自らを加熱して、その上に光ディスクを載せるようにするものである。
図において、ステップ２１でプレートヒータを電気加熱する。
ステップ２２でプレートヒータが所定の温度になったかどうか調べる。
プレートヒータが所定の温度になったら、ステップ２３で光ディスクをプレートヒータの上へ載せる。
ステップ２４で所定温度で所定時間のアニール処理が行われたか調べる。
光ディスクが所定温度で所定時間のアニール処理が完了したら、この後のステップ２５は３通りの冷却法（ステップ２５１〜２５３）が考えられる。

〈ステップ２５１の急冷法〉
ステップ２５１は急冷法で、プレートヒータから光ディスクを他の冷えた金属プレートの上へ移し替えて光ディスクを急冷させる。
そして、プレートヒータは冷めないうち再び電気加熱して、エネルギロスを最小限にし、再び早く使用できるようにする。
この方法によれば、機械的特性が向上し、電気的特性は若干犠牲になるが許容範囲であり、それと比較して低エネルギロスで生産性が大きく向上する。

〈ステップ２５２の徐冷法〉
ステップ２５２は徐冷法で、プレートヒータから光ディスクを断熱材の上へ移し替えて光ディスクを徐冷させる。
そして、プレートヒータは冷めないうち再び電気加熱して、エネルギロスを最小限にし、再び早く使用できるようにする。
この方法によれば、機械的特性が向上し、電気的特性は従来方法と比べて遜色ない光ディスクが低エネルギロスで高生産性で得られるようになる。

〈ステップ２５３の徐冷法〉
ステップ２５３も徐冷法で、光ディスク載置状態のままでプレートヒータごと自然冷却により長時間かけて徐冷する。
プレートヒータが室温になって光ディスクを取り上げる。室温に戻ったプレートヒータは再び電気加熱される。
この方法によれば、機械的特性が大きく向上し、電気的特性は従来方法と比べて遜色ない、そして光ディスクが高生産性で得られるようになる。

以上のことから、本発明によれば、アニール炉内や電気で予め加熱して所定の温度（例えば８０°Ｃ）にしたプレートの上に光ディスクを載せるだけで、（従来の熱風による輻射による加熱と違って）光ディスクが全面接触して熱伝導により熱が伝わるので、光ディスクに熱が伝導するのが速く、所定の温度になるのに２〜３分しかかからなくなり、この後、アニール炉内や電気でこの温度で所定時間（１５分〜３０分）保つだけでアニール処理がなされることになり、従来の１／８程度までに時間短縮されることとなる。しかも、機械的特性が向上し、電気的特性も従来と比べて遜色ないものとなる。

本発明に係るアニール方法のフローチャートである。 本発明に係るアニール方法の説明図である。 本発明の実施形態１、実施形態３、従来例１で製造された光ディスクの（ａ）機械的特性と、（ｂ）電気的特性を調べた実験結果の表である。 本発明の実施形態４のインライン方式の例である。 本発明の実施形態５のフローチャートである。 従来のアニール処理方法１のスタックポール使用例である。 従来のアニール処理方法２のスクリューシャフト使用例である。

符号の説明

３１ アニール炉
３２ アルミプレート
３３ 金属プレート
３４ 断熱材
５１ 長型アニール炉
５２ 金属プレートコンベア
５９ 光ディスク収納部
Ｄ 光ディスク

Claims (10)

1. 所定の温度に加熱されたプレートの上に光ディスクの記録面の反対側を接触させて前記プレートの熱を直に光ディスクに熱伝導させることにより光ディスク基板をアニールすることを特徴とする光ディスク基板のアニール方法。
2. 前記プレートをアニール炉中で加熱し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で再度、前記アニール炉中で加熱することを特徴とする請求項１記載の光ディスク基板のアニール方法。
3. 前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で冷却させることを特徴とする請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法。
4. 前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートから前記光ディスクを別の冷えたプレートに移し替えて急冷させることを特徴とする請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法。
5. 前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉中で所定温度で所定時間加熱した後、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で前記アニール炉から取り出し、前記プレートから前記光ディスクを断熱体に移し替えて徐冷させることを特徴とする請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法。
6. 請求項３〜５のいずれか１項によりアニール炉から取り出されたプレートを空の状態で再度前記アニール炉中で所定の温度になるまで加熱して、所定の温度に加熱されたプレートの上に光ディスクの記録面の反対側を接触させて前記プレートの熱を直に光ディスクに熱伝導させることにより光ディスク基板をアニールすることを特徴とする光ディスク基板のアニール方法。
7. 前記プレートの複数枚でエンドレスベルトを形成し、前記エンドレスベルトの一部を前記アニール炉中に、他部を前記アニール炉外に引き回したものを用いてアニールすることを特徴とする請求項２記載の光ディスク基板のアニール方法。
8. 前記プレートを電気で加熱し、前記プレートを前記光ディスクに接触させた状態で再度、電気で加熱することを特徴とする請求項１記載の光ディスク基板のアニール方法。
9. 前記プレートがプレートヒータであることを特徴とする請求項８記載の光ディスク基板のアニール方法。
10. 熱風が内部に吹き入れられるトンネル状のアニール炉と、金属プレートの複数枚でエンドレスベルトを形成して成る金属プレートコンベアと、を有し、前記金属プレートコンベアの一部を前記アニール炉中に入れ、両端部を前記アニール炉外に露出させたことを特徴とする光ディスク基板のアニール装置。
    

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