JP2007042213A - 光記録媒体の製造方法及びそれを用いて製造された光記録媒体 - Google Patents

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恭介 出口
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正人 小西
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邦行 森田
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Abstract

【課題】 容易に高品位な多層構成記録媒体及びその製造方法を提供するものである。
【解決手段】 シート状基材の表面に凹凸パターンを有する記録層及び反射層を形成し、前記記録層が形成された前記シート状基材の複数を、互いに位置決めした状態で重ね合わせ、前記重ね合わされた前記複数のシート状基材を一括して所定の輪郭形状に加工し、該重ね合わされた前記複数のシート状基材の前記凹凸パターンよりも内周及び外周を接着する光記録媒体の製造方法。
【選択図】 図3

Description

本発明は、記録層を形成したシートを複数枚重ね合せた多層構造の光記録媒体の製造方法及びそれを用いて製造された光記録媒体に関する。
近年光記録媒体においては、小型大容量の光記録媒体が要求されており、基板面に複数の記録層を形成する記録媒体が提案されている。
具体的には、凹凸パターンが形成された基板上に記録膜及び誘電体膜等の複数の記録膜からなる記録層を形成し、更にその記録層上に凹凸パターン形成層を介して記録膜及び誘電体膜等からなる別の記録層を形成している。
必要に応じて、凹凸パターン形成層と記録層形成を繰り返し形成して、最後に記録層上に有機保護膜を形成することで一方の基板面に複数の記録層を有する光記録媒体を製造するものである。
記録層が単層膜で形成される記録媒体及びROMなどの反射層を形成した記録媒体においても、同様な多層構成の記録媒体を形成できることが知られている。
なお、情報の記録・再生及び消去を行うための光の入射面は、上記基板面側からでも記録層上の有機保護層面側からでも可能であり、一方の面又は両方の面を用いることができる。
また、有機保護層面側から行う方が光透過基板の厚さを薄くすることが容易な為、ピックアップの対物レンズのNA(開口度)を高めることができ、高密度化を図るうえで有利であることが知られている。
上記一方の基板面に複数の記録層を形成する方法として、特許文献1に示した光記録媒体の製造方法および光記録媒体が提案されている。
具体的にはシート状基材に凹凸パターンおよび反射膜又は記録膜を形成し、それを複数枚積層した後、一括してディスク形状に加工することで、各層間距離の均一性及び各層の偏芯精度の問題点を解決する。
さらに、複雑な工程を繰り返すことや透明スタンパを使い捨てすること無く、高品位を確保するというものである。なお、特許文献1は、文献公知発明ではない。
文献公知発明を記載しなかった理由としては、光記録媒体の一括形成に関する発明は、従来なかったためである。
特願2005−036110号明細書
本発明の目的は、上記多層構成の光記録媒体の製造方法および光記録媒体において、更なる高品位かつ簡便な多層構成記録媒体の製造方法を提供するものである。
本発明は、上記課題を解決するための手段として、シート状基材の表面に凹凸パターンを有する記録層及び反射層を形成し、前記記録層が形成された前記シート状基材の複数を、互いに位置決めした状態で重ね合わせ、前記重ね合わされた前記複数のシート状基材を一括して所定の輪郭形状に加工し、該重ね合わされた前記複数のシート状基材の前記凹凸パターンよりも内周及び外周を接着する光記録媒体の製造方法を提供する。
本発明によれば、多層構成の光記録媒体の製造方法および光記録媒体において、更なる高品位かつ簡便な多層構成記録媒体の製造方法を提供できる。
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
本発明の実施形態として、反射層又は記録層及び凹凸パターンを有したシート基材を(支持基板を含むシート基材を)一括して所定の光記録媒体形状に形成する際に、(支持基材を含む)各シート基材を接着することを特徴とするものである。
図1は、本発明に係る光記録媒体の作製方法における、夫々の記録層の作製工程を模式的に表したものである。
まず、シート状に加工されたシート状基材10を準備する。
シート状基材10に凹凸パターンを形成する方法としては、シート状基材10が熱可塑性樹脂からなり、スタンパ13上にシート状基材を重ね合わせて、加圧や加熱又は両方を行う。
その後、必要に応じて冷却を行いスタンパから剥離してシート状基材に直接凹凸パターンを形成する方法がある。
また、シート状基材10又はスタンパ13に紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂やドライフォトポリマーの膜(図示しない)を形成して、スタンパ13又はシート状基材10を重ね合わせて紫外線などのエネルギー線や加熱により、樹脂層を硬化させた後、スタンパ13を剥離してシート状基材上に凹凸パターン形成層を形成する方法もある。
さらに、スタンパ13上に未硬化又は半硬化状態の液状又はシート状の樹脂を塗布又は重ね合わせ、紫外線や加熱などにより樹脂を硬化させることで凹凸パターンを有するシート状基材10を形成する方法でも良い。
樹脂は、紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂又はドライフォトポリマーを用いることが可能であり、樹脂の少なくとも一方に後工程で剥離可能な保護シートを形成することも可能である。
保護シートを形成することで、スタンパ上で樹脂と保護シートを介して加圧することが可能になり、均一な膜厚のシート状基材を得られやすい上に、シート状基材の搬送や取り扱いが容易になる。
本発明は、シート基材に凹凸パターンを形成する方法以外にも、シート状基材に所定の凹凸パターンを形成できれば良く、凹凸パターン形成方法は特に限定されない。
また、各工程で必要に応じて、シート状基材の両面又は一方に剥離可能な保護シートを形成することができる。
各層間距離が短い場合は、シート状基材を薄くする必要があるため、シート状基材上に樹脂層を形成しない方が望ましい。
上記シート状基材及び凹凸パターン形成層の材料は、記録・再生・消去を行う上で光学的に支障のない材料であれば良く、特に限定されるものではない。現在、光の波長がCDで785nm、DVDで660nmと短波長化が行われており、ブルーレイディスクでは405nmの波長が検討されているため、これらの波長域での吸収や反射が少なく、かつ複屈折が少ない材料が望ましい。
具体的には、凹凸パターン形成層を形成するベースのシート状基材及び熱可塑性シート基材としては、ポリカーボネイト樹脂やポリオレフィン樹脂やアクリル樹脂が適しているが特に限定されるものではない。
紫外線硬化型樹脂や熱硬化樹脂及びドライフォトポリマーの材料としては、アクリル系やエポキシ系やウレタン系やフェノール系及び各種変性系材料を用いることができるが、上記波長域での吸収の少ない材料が望ましい。特に、光重合開始剤の吸収域が記録・再生・消去に用いる光の波長域と異なる材料を用いることが良い。
シート状基材の厚さは、任意の膜厚で良く、1μm〜300μm程度の膜厚が好ましいが、構成される記録層の層数や球面収差補正機構のダイナミックレンジなどにより最適な膜厚を選択することができる。
また、積層されるシート状基材及び接着剤の厚さは、各層で異なる厚さにすることができ、シートの厚さを最適化することで任意の層間距離を高精度で形成することができる。
また、上記シート状基材は、一方又は両面に後工程で剥離可能な保護シートを形成して、任意の工程で保護シートを剥離することができる。
上記保護シートの厚さは任意に設定することができ、シート状基材の保護とともにシート状基材の搬送や位置出し工程などでの取り扱い上の問題を解決することができる。
保護シートの剥離時には、静電気が発生しやすく、ゴミ付着による欠陥が発生しやすいため、保護シートに帯電防止加工を行うことや除電環境で作業を行うことが望ましい。
さらに、生産性の観点でシート状基材をロール状に巻き上げられたものを用いることが好ましいと考えられるが、必ずしもロール状に巻き上げられている必要はなく、必要サイズ1枚ごとに切り分けられたシート形状であっても良い。
その際の形状も四角形状や丸形状、また中心孔の開口の有無等、任意の形状で良く特に限定されるものではないが、位置調整や搬送を行う上でシートを適切に保持できる領域が確保された形状にすることが望ましい。
以下に、シート状基材として熱可塑性樹脂を用いた例で説明する。
シート状基材10はローラ等の搬送手段11によって、成形装置12へと搬送される。
図1においては、ローラを搬送手段としているが、要求される搬送の精度を満足していればよく、ベルトコンベア方式又は産業用ロボットによる搬送等、特に限定されるものではない。
搬送されたシート基材10は、成形装置12に取り付けられたスタンパと呼ばれる精密金型13によって凹凸パターンを転写される。
成形装置は、加熱や加圧又は両方によってスタンパ形状を転写するプレス型のものでよい。
必要に応じて、転写工程後に冷却を行いスタンパからシート基材を剥離することができる。
温度や圧力及び移動距離、さらに冷却時間などの成形条件は、凹凸パターンや転写材料やシート厚さなどにより最適な製造条件を選択すれば良く、特に限定されるものではない。
凹凸パターンを転写されたシート状基材は続いて成膜装置15へ搬送される。
成膜装置15において、記録層又は反射層がスパッタ等の方法によって、凹凸パターン形成面に成膜される。
成膜方法については他に蒸着法、CVD法、ディッピング塗布、スピンコート塗布なども考えられ、各々の生産工程、生産装置及び生産する記録媒体に最適な方式であれば良く特に限定されるものではない。
光記録膜材料としては、Te、In、Ga、Sb、Se、Pb、Ag、Au、As、Co、Ni、Mo、W、Pd、Ti、Bi、Zn、Si等の材料の少なくとも1種類以上からなる合金等などが幅広く一般的に知られている。
これらは、すでに多くの材料が公知の技術として存在する。
その他にも光磁気記録材料としてTb、Fe、Co、Cr、Gd、Dy、Nd、Sm、Ce、Ho等の材料の少なくとも1種類以上からなる合金、希土類-遷移金属合金が多く用いられており、これらもすでに多くの材料が公知の技術として存在する。
反射膜材料としてもAlやAl合金、又はSiやSiN及びAgやAg合金などが用いられており、すでに多くの材料が公知の技術として存在する。
さらに、シアニン系やフタロシアニン系やアゾ系などの有機色素系の材料を記録層として用いることができる。
上記記録層又は反射層の膜厚は、任意に設定できるが、光入射面側から各記録層及び反射層で光の減衰が生じるため用いる光の波長における透過率を入射面側に近い層程高めることが望ましい。また、各記録層及び反射層の組成や膜厚を調整して各層の記録・再生・消去に支障のない構成にすることが好ましい。
各シート基材及び支持基板ごとに、組成や膜厚及び成膜条件などを最適化することで、任意の透過率と反射率の記録層及び反射層を形成することができる。
本発明では必要とされる光記録媒体に適した記録層材料を用いることで、特に限定されるものではない。
また、凹凸パターン形成及び成膜を行わないシート状基材を用いれば、層間距離を調整するための中間層や支持基板又は最上層の保護層とすることができる。
図2は、本発明に係る多層構成光記録媒体の作製方法における、重ね合わせ工程及び光記録媒体形状に加工する工程を模式的に示したものである。
作製する記録層数に応じた記録層を形成したシート状基材をガイド部31によって、ある程度密着した多層シート状基材32に積層する。
この際、ガイド部には積層するシート間に空気を残留させない働きが必要であるが、搬送されてくるシートに対して点で接触していればよいので、ローラを対向させたものをガイド部としてもよく、特に限定されるものではない。
積層後、多層シート状基材を打ち抜き装置33によって一括で光記録媒体形状に形成する、打ち抜きと同時に内周部と外周部を圧着することで、多層構造光記録媒体37が完成する。
図3は、本発明に係る多層構成光記録媒体の作製方法における、重ね合わせ工程及び光記録媒体形状に加工する工程をより詳細に示したものである。
金型14には圧着コマ28と切断コマ27があり、これらは圧力とタイミングを制御できる。
また、圧着コマ28は高圧水を用いた温調機構によって温調される。
多層シート状基材32と支持基板61が位置合わせられた後に、まず、圧着コマ28が下降し、シートに熱を加えながら圧着する。
ついで、切断コマ27が下降し切断を行う。圧着コマ28は有効領域外かつクランピングエリア外で圧着すればよい。
圧着後、切断コマから上昇し、ついで圧着コマが上昇すると同時に、内周のエジェクタ29を用いて内周部の切り取られたシートを取り去る。
これは単に上昇して取り出し機構(図示しない)によって取り去られても良いし、エジェクタ29に、機械的な保持手段や吸引機構(図示しない)を設け、下側に取り出し、取り出し機構によって取り去られても良い。
各シートを重ね合わせる工程では、空気や異物の混入を防止するために、真空中で各シートを重ね合わせることや真空中又は大気中で多層シートを上下から平坦な板で挟み、水平に加圧することで層間の距離を均一化させて密着させることが望ましい。
さらに、真空中又は大気中で多層シートを上下から水平に加圧した状態で、打ち抜き加工を行うことがより確実で好ましい。
また、形状加工は、打ち抜きプレス機による形状加工の他、レーザー加工や機械的な切削での切り出しによる形状加工など他の方法を用いても可能であり、特に限定されるものではない。
各シート間の隙間に関しては、シートを密着させることでほとんどなくすことができるが、接着剤等の材料で隙間を埋めるスペーサーとすることもできる。
上記シート状基材の重ね合わせ及び形状加工では、記録層又は反射層を有する支持基板を挿入しても良いし、記録層又は反射層を有さない基材を挿入しても良い。
上記挿入する基材として用いられる材料としては、主にポリカーボネイト樹脂やポリオレフィン樹脂や、アクリル樹脂等の熱可塑性樹脂が用いられるが、特に限定するものではない。
また、上記基材の挿入は、予めシート基材に重ね合わせる又はシート基材を積層した多層シートを光記録媒体形状に形成した後、重ね合わせることも可能である。
図2に戻り説明する。光記録媒体形状に加工後、アーム等のハンドリング手段(図示しない)によって打ち抜き装置33から取り出されてもよいし、他の部分のシートと同様に搬送手段によって後工程に進んでもよい。
打ち抜き装置33による打ち抜き工程は、夫々の記録層の中心位置合わせ(以下、芯出し)工程を併せ持っている必要がある。
シートと直交する方向の位置合わせについては、ガイド部31を通過することで大まかな調整がなされ、さらにガイド部31に内蔵された位置合わせ用駆動装置によって精密な位置合わせを行う。
また、シートの進行方向の位置合わせについては、各シートに対してガイド部以前と以降に夫々設けられたテンションローラ36によって行う。
本発明においては、ある程度の密着性を持たせる積層化と大まかな位置調整機構をガイド部に設けることで行っている。ローラ等の搬送手段を接近させて配置することで重ね合せを行い、ローラの位置を制御することで打ち抜きの位置調整を行うなどの方法も公知の技術となっており、特に限定されるものではない。
芯出しのための位置情報については、各シートの情報記録部外にアライメントマークを設け、打ち抜き装置の脇に設けたセンサー34によって検出することで得ることができる。
アライメントマークは、スタンパ13上の有効領域外に設けてられており、成形装置12によってシート状基材上に凹凸パターン形状を転写する際に同時に転写することができる。
ただし、成膜によってマークが検出できない状態となってはならないため、成膜を行うエリアは有効領域より大きく、かつ光記録媒体形状の外径よりも小さく形成されており、さらにその外側にアライメントマークが形成されていることが好ましい。
アライメントマークは、読み取り方式によって、成膜により反射率が向上されて精度が高くなる場合もあり、任意な領域に設けることができる。
図4に記録層シートに設けたアライメントマーク位置の一例を示す。
ここでは、3点のアライメントマーク35によって、パターンの中心位置を合わせている。
アライメントマーク形状は、高精度で読み取りが可能であり、位置調整できれば良く、☆型でなくても、十字又は、十字にスリットが入ったパターンでも良い。
その他にも、情報記録部の凹凸パターンなどの最外周又は最内周を数箇所測定することで中心位置を判定する技術なども公知のものとなっており、特に限定されるものではない。
アライメントマーク35は、有効領域外又は加工後に切断される領域に複数設けることが位置精度を高める上で好ましい。しかし、基板の中心部に一つのアライメントマークを設け、各シートがこのアライメントマークと一致するように位置調整を行うことも可能である。
また、上記例では、各シート基材を重ね合せ後に位置調整を行っているが、重ね合わせを行う前に位置合わせを行って重ね合せることも可能であり、流動性を持たない接着剤を用いる時に有効である。
ロール状シート基材を用いない場合でも、上記と同様に位置情報を読み取り、有効領域外のエリア又は光記録媒体形状に加工した時に切断される外周部などを用いてハンドリングできる。このハンドリング手法により、シート進行方向とそれに直交する方向に微調整することで各シート基材の位置合わせを行うことが可能である。
図5は本発明に係る多層光記録媒体の作製方法にしたがって作製された多層光記録媒体を模式的に表したものである。
以下、本発明の実施形態に基づき実施した結果を示す。
第6図は本発明に用いた凹凸パターン形成用スタンパの製造方法を示す図である。
第6図において、
(1)原盤ガラス42にスピンコートによってフォトレジスト41を塗布した。
(2)レーザー43によって所定の凹凸パターンの露光を行った。
(3)露光部44をアルカリ現像し、原盤ガラス42上の凹凸パターンを形成した。
(4)前記凹凸パターン表面にニッケル導電膜45をスパッタにより形成した。
(5)ニッケル電鋳を行い、電鋳層45を形成した。電鋳時の厚さ0.4mmとし、全面裏面研磨を行った。
(6)前記原盤ガラスからニッケル層の剥離を行い、所定の凹凸パターンを形成したスタンパ13を作製した。
このように、本発明の光記録媒体製造方法では、多数回繰り返し使用することが可能な従来から用いられているNiスタンパ13を使用することが出来、成形毎に使い捨てする樹脂製の透明スタンパを使用する必要がない。
図1−5に基づき、本発明の多層構成光ディスク製造方法の実施例を説明する。
図1において、片面に凹凸形状を転写できるポリカーボネイト樹脂のシート状基材10を準備する。
このシート状基材10には、保持・固定しやすいよう厚み100μmの保護フィルムを片面に形成して厚みを持たせた。
このシート状基材10をロール上に巻いたものを用意した。
シート状基材の厚さは、12、13、14μmの3種類のシート状基材58、55、52を用いた。
これにより接着剤の厚さを変えることなく、層間距離を変えることができ、各層の信号干渉を抑えることができる。
シート状基材10はガイド機構を兼ね備えたローラ11によって、プレス型成形装置12へと搬送され、搬送されたシート状基材10はスタンパ13が取り付けられた金型14にて加熱・加圧することによって凹凸パターン形状を転写した。
次いで、金型を冷却してシート状基材の温度をガラス転移点及び熱変形温度よりも下げた後、金型を開いて、シート状基材とスタンパを剥離した。
上記ポリカーボネイト樹脂のガラス転移点は140℃、熱変形温度は約120℃であり、金型を開いた時のシート状基材の温度は約30〜40℃であった。
上記凹凸パターン形成工程において、後の積層工程で使用するアライメントマークを最終的に形成される基板外径よりも外側へ3箇所転写した。
アライメントマークの位置は図4に示すように、後の成膜工程で成膜されない領域となる。
凹凸パターン形状を転写されたシート基材10を成膜装置15へ搬送した。
成膜装置15において反射層SiNをスパッタによって、シート基材の凹凸パターン上に膜厚10nm成膜した。(57、54、51)
この際、マスクを使用し、前記アライメントマークが隠れ、成膜されないようにした。
支持基板の上の反射層をL0(60)、L0上のシート基材上の反射層をL1(57)、L1上のシート基材上の反射層をL2(54)、L2上のシート基材上の反射層をL3(51)とすると、各反射層の透過率は下記順位であった。
L0<L1<L2<L3
上記透過率は、成膜圧力やガス流量及びパワーなどの成膜条件により膜厚を変えることなく最適化した。また、この透過率の順位は、ドライブが読み書きできればよく、この順位に限定されるものではない。
図2は、本発明に係る多層構成光記録媒体の作製方法における重ね合わせ工程および形状加工工程を模式的に示したものである。
3枚の中間層シートをガイド部31によってある程度密着した状態で積層した。
反射層を成膜した凹凸パターンを持った厚さ1.1mm、外径120mm、内径15mmのポリカーボネイト支持基板61を打ち抜き装置33に多層シート基材の最下部に挿入した。
この際、ガイド部31には積層するシート間に空気や異物を残留させないよう打ち抜き装置33の内部を真空状態にした。
上記支持基板は、ディスク形状に限らず、シート状であっても良い。
打ち抜き装置33による打ち抜き工程における芯出し行程について、打ち抜き装置の脇に設けたセンサーによって前記アライメントマークを検出した。
図4に記録層シートに設けたアライメントマークおよび位置を示す。
本実施例では3点のアライメントマークによって、パターンの中心位置を合わせた。
シートと直交する方向の位置合わせについては、ガイド部31を通過することで大まかな調整がなされ、さらにガイド部31に内蔵された位置合わせ用駆動装置によって精密な位置合わせを行った。
また、シートの進行方向の位置合わせについては、各シートに対してガイド部以前と以降に夫々設けられたテンションローラ36によって行った。
図3は、本発明に係る多層構成光記録媒体の作製方法における、重ね合わせ工程および形状加工工程をより詳細に示したものである。
積層後、多層シート基材を打ち抜き装置33によって内周部および外周部を圧着するとともに、内外径を支持基板よりも小さな大きさに一括で打ち抜き、光記録媒体形状に形成し、4層構成の光記録媒体37を形成した。圧着コマの温度は130℃とした。
光記録媒体形状に形成後図示しないアーム等のハンドリング手段によって打ち抜き装置33から取り出した。
図5は本発明に係る多層構成光記録媒体の作製方法にしたがって作製された多層構成光記録媒体を模式的に表したものである。
得られた4層構成光記録媒体を取り出した後、紫外線硬化型樹脂(日本化薬製:INC−118)により積層膜面上に保護コート層50を通常のスピンコート法で塗布した。その後UV硬化装置によって全面硬化した。結果、膜厚75μmの全面均一な保護コート50が形成された4層構成の光記録媒体が完成した。
上記保護コート層の替わりに、上記各シート状基材を重ね合わせる時に、凹凸パターンを有しないシート状基材を接着剤により、反射層L3上に重ね合わせ、各シート基材と共に一括してディスク状に加工することもできる。
また、最上層になる反射層L3が形成されるシート状基材の厚さを75μmにして、反射層L2と反射層L3が対向するように接着剤を介して重ね合せることももちろん可能である。この方法により、スピンコートなどによる保護層形成工程が不要になり、シート状基材のみを積層することで生産性を向上することができる。
完成した4層構成の光記録媒体の保護コート層50面から情報の再生を行ったが各層において支障なく再生ができた。
このように、本発明によって、シート状基材とシート状基材との間には、全面に接着剤を介する必要がない。
さらに、シート状基材の内外周のみ接着するため、シート状基材の全面に接着のための圧力を施すことがなくなる。そのため、記録再生領域のピットに多大な圧力がかからなくなるため、凹凸パターンの形状を良好に保つことができる。
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない限り、本発明を達成できるものである。
例えば、圧着する際に、圧着箇所のシートに超音波を照射しながら接着してもよい。
本発明は、光情報記録装置などで用いる光記録媒体において利用可能である。
本発明のシート状基材に凹凸パターン及び記録層又は反射層形成工程の模式図の一例である。 本発明の複数のシート状基材を重ね合わせる工程と形状加工工程の模式図の一例である。 本発明の形状加工工程の模式図の一例の詳細図である。 本発明のアライメントマーク配置の一例を示す図である。 本発明の多層構成光記録媒体の模式断面図である。 スタンパ作成工程の概略図である。
符号の説明
10 シート状基材
11 搬送用ローラ
13 スタンパ
14 金型
15 成膜装置
27 切断コマ
28 圧着コマ
32 多層構成シート状基材
33 打ち抜き装置
35 アライメントマーク
37 多層構造光記録媒体
50 保護コート層
51 記録層又は反射層
52 凹凸パターンが形成されたシート状基材
54 記録層又は反射層
55 凹凸パターンが形成されたシート状基材
57 記録層又は反射層
58 凹凸パターンが形成されたシート状基材
60 記録層又は反射層
61 凹凸パターンが形成された支持基板

Claims (2)

  1. シート状基材の表面に凹凸パターンを有する記録層及び反射層を形成し、
    前記記録層が形成された前記シート状基材の複数を、互いに位置決めした状態で重ね合わせ、前記重ね合わされた前記複数のシート状基材を一括して所定の輪郭形状に加工し、該重ね合わされた前記複数のシート状基材の前記凹凸パターンよりも内周及び外周を接着することを特徴とする光記録媒体の製造方法。
  2. 前記接着は、熱圧着により行われることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体の製造方法。



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