JP2007066419A - 高品質円盤状媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 円盤状プラスチック媒体を製造する際に、微小凹凸形状を有する硬化性樹脂の厚みを均一化すること、およびプラスチック基材接液時の気泡の巻き込みを発生させないこと。
【解決手段】 微細凹凸形状のエリアを有し、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されている円盤状プラスチック媒体であって、前記プラスチック基板、硬化性樹脂、該微細凹凸形状のエリアそれぞれの最内周が同心円状に配置されていることを特徴とする円盤状プラスチック媒体。
【選択図】 図２

Description

本発明は、微小凹凸形状を有する円盤状プラスチック媒体において、微小凹凸形状を有する転写層（微細凹凸形状を有する型（例えばスタンパ）から、該微細凹凸形状に対応する微細凹凸形状が転写される層）の厚みを均一にし、気泡を巻き込むことなく、高品質な円盤状プラスチック媒体が得られるものである。

例として可撓性光ディスク（フレキシブル光ディスク）を取り上げる。光ディスクのような情報記録媒体における該微細凹凸形状は典型的には、幅１．６μｍ以下、高低差０．０７μｍ以下の筋形状であり、情報を発信及び／又は記録するための種々の機能を有し、したがって、該微細凹凸形状は、機能形状ということもできる。
可撓性光ディスクの基板を作製するための従来工法として、ＰＥＴフィルムなどのフレキシブルシート表面に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布してスタンパの微細凹凸パターンを転写し、これを熱硬化させ、その後、転写層を成膜する熱プレス法や、同じくフレキシブルシート表面に紫外線硬化型樹脂を塗布してスタンパの微細パターンを転写し、紫外線硬化させてから転写層を成膜する２Ｐ（Photo Polymerization）法（特許文献１：特許第２９４２４３０号公報）や、可撓性有機物シートを軟加点以上に加熱し、スタンパを圧着させて転写後、冷却してシートとスタンパを剥離する方法（特許文献２：特開平６−６０４２３号公報）などがある。

また、例えば、特許文献３（特開平１１−２７３１４７号公報）に記載されている技術は、透明フィルムを熱圧着するダイレクトエンボス法である。昇温させてから圧着するが、面内の温度ばらつき、応力ばらつきを極限に均一にすることが困難であるので、光学特性や機械的強度、反りなどにばらつきが発生しやすい。また、スタンパ、透明フィルム、押圧用プレートの平行度精度を厳しく管理する必要がある。

上下押圧用プレートの平行度精度により、スタンパとフィルムが傾いた場合を想定すると、φ１２０ｍｍのＣＤやＤＶＤサイズを想定した場合、以下のようになる（図９参照）。
θ＝１°だと、Ｈ＝１２０×ｓｉｎ１°＝２ｍｍ
θ＝１０分（１０／６０°）だと、Ｈ＝１２０×ｓｉｎ１°＝３０μｍ
θ＝１分（１／６０°）だと、Ｈ＝１２０×ｓｉｎ１°＝３μｍ

光ディスクのプリフォーマットパターンは、深さが数十ｎｍ〜０．１μｍ程度なので、スタンパとフィルムの傾きが１分あっても、３μｍのギャップができることになり、これを押圧をかけても完全の吸収できるものではないと思われる。つまり転写ばらつきが大きくなる。
他方、上記２Ｐ法は転写性に優れており、この部分に関しては他の転写工法より優れている。

２Ｐ法の場合、フレキシブル光ディスクの厚みは、転写されるフレキシブルフィルム（シート）及び樹脂層、基板等の厚みの総和である。フィルム自身は工業的に量産されていることにより、その厚み分布は±１μｍ程度である。しかし、２Ｐ樹脂をスタンパに円環状に塗工し、フィルムを接液、展延させる際、展延速度を微調整することが困難である。ＤＶＤディスクのように射出成形でスプルーブッシュにより基板取り出し時に形成されたくぼみが内周側の展延終端として機能するが、フィルムの場合そのような機能がなく、展延最内周が真円とならず、厚みばらつきや気泡を巻き込みやすいことが実験的に捉えられた。

２Ｐなどの硬化性樹脂を、バレルやバルブタンクを用いて塗工すると、一般に圧力が変動しやすく、圧力変動に準じて塗工量が変動するので、常に均一な塗工幅を有する円環状に塗工することが困難であり、厚みばらつきを均一にすることができなかった。プランジャーポンプを利用すれば、プランジャーが常に一定ストロークで前進、後退するので、所望の塗工量を安定供給できるので、常に均一な塗工幅を有する円環状塗工が可能であり、硬化樹脂層の厚みを均一化できる。ただし、スタンパ上に塗工する場合、スタンパとディスペンサーニードル（被塗工面に硬化性樹脂を供給するための細管）との距離を０．１〜３０ｍｍにすることが望ましい。この範囲であれば、常に１周で円環の幅が均一な塗工が可能である。０．１ｍｍより近接すると、スタンパの厚みばらつき等によりディスペンサーニードルの先端がスタンパと干渉し、微小凹凸形状が損傷する危険性がある。３０ｍｍを越えると塗出初期の硬化性樹脂の塗工幅が本来の円環の幅以上に大きくなってしまい、１周で円環の幅がばらつくことで均一な厚みが得られにくく、気泡の巻き込みも起きやすい。

特許第２９４２４３０号公報 特開平６−６０４２３号公報 特開平１１−２７３１４７号公報

本発明の目的は、円盤状プラスチック媒体を製造する際に、微小凹凸形状を有する硬化性樹脂の厚みを均一化すること、およびプラスチック基材接液時の気泡の巻き込みを発生させないことである。

上記課題は、以下の本発明（１）〜（１０）によって解決される。
（１）「微細凹凸形状のエリアを有し、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されている円盤状プラスチック媒体であって、前記プラスチック基板、硬化性樹脂、該微細凹凸形状のエリアそれぞれの最内周が同心円状に配置されていることを特徴とする円盤状プラスチック媒体」
（２）「前記プラスチック基板、硬化性樹脂、微細凹凸形状のエリアそれぞれの最内周の直径が、プラスチック基板＜硬化性樹脂＜微細凹凸形状のエリアの順であることを特徴とする前記第（１）項に記載の円盤状プラスチック媒体」
（３）「前記硬化性樹脂最内周と同じ位置に硬化性樹脂展延拘束パターンが存在することを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の円盤状プラスチック媒体」
（４）「微小凹凸形状のエリアを有し、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されている円盤状プラスチック媒体の製造方法であって、前記硬化性樹脂を型上に塗工し、その上にプラスチック基板を載置し、次に該硬化性樹脂を展延させる際に、硬化性樹脂展延拘束パターンにより該硬化性樹脂の内周方向への展延を拘束して、該該硬化性樹脂を展延する各段階を有することを特徴とする円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（５）「前記硬化性樹脂の内周方向への展延が、硬化性樹脂展延拘束パターンにより拘束されたら、直ちに振り切ることを特徴とする前記第（４）項に記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（６）「前記硬化性樹脂を前記微細凹凸形状を有する型上に塗工する際、フランジャーポンプを利用して計量塗工することを特徴とする前記第（４）項又は第（５）項に記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（７）「前記硬化性樹脂を型上に塗工する際、型とディスペンサーニードルとの距離が０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする前記第（４）項乃至第（６）項のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（８）「前記硬化性樹脂を型上に塗工後、外部から電圧を印可し、硬化性樹脂塗工液を分極させてからプラスチック基板を硬化性樹脂に接液させることを特徴とする前記第（４）項乃至第（７）項のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（９）「前記円盤状プラスチック媒体の硬化性樹脂展延拘束パターンが、プラスチック基板ないし型にＹＡＧレーザーにより形成されたものであることを特徴とする前記第（４）項乃至第（８）のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」
（１０）「前記円盤状プラスチック媒体の硬化性樹脂展延拘束パターンが、型の前記微小凹凸形状をリソグラフィーにより形成する際に、該微小凹凸形状のエリアよりも内周に同様に形成されることを特徴とする前記第（４）項乃至第（９）項のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法」

本発明に係る円盤状プラスチック媒体によれば、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されていて、プラスチック基板、硬化性樹脂、微小凹凸形状のエリアそれぞれの最内周が同心円状に配置されていること、プラスチック基板、硬化性樹脂、微小凹凸形状のエリアそれぞれの最内周の直径は、プラスチック基板＜硬化性樹脂＜微小凹凸形状エリアの順であること、硬化性樹脂最内周と同じ位置に硬化性樹脂展延拘束パターンが存在することが特徴である。
そのため、本発明に係る円盤状プラスチック媒体の製造方法によれば、硬化性樹脂を型上に塗工し、その上にプラスチック基板を載置し硬化性樹脂を展延させ、展延最内周が硬化性樹脂展延拘束パターンにより拘束される。硬化性樹脂の展延最内周が硬化性樹脂展延拘束パターンにより拘束されたら、直ちに振り切ること（被塗工物体を例えば回転させて遠心力で、塗工液を全面に均一に展開させると共に仮に余剰塗工液が生じたときにはこの余剰塗工液を外周縁から吹き飛ばし除去すること）により、厚み均一性の良い、気泡の巻き込みが見られない硬化性樹脂層が得られる。
硬化性樹脂を円環状に周方向の幅が一定になるように塗工するには、フランジャーポンプを利用して計量塗工し、型とディスペンサーニードルとの距離が０．１〜３０ｍｍであることで達成できる。また、硬化性樹脂を型上に塗工後、外部から電圧を印可し、硬化性樹脂を分極させてからプラスチック基板を硬化性樹脂に接液させることで、硬化性樹脂の液に頂部を先細り化させて接触面積を小さくでき、接液直後の気泡の巻き込みを回避可能である。硬化性樹脂展延拘束パターンは、プラスチック基板ないし型にＹＡＧレーザーにより形成できるし、型の微細凹凸形状をリソグラフィーにより形成する際に、微細凹凸形状エリアよりも内周に同様に硬化性樹脂展延拘束パターンを形成することも可能である。

次いで、この発明による円盤状プラスチック媒体の構造についての実施例とその製造方法を図面を参照しつつ説明する。

＜実施例１＞
図２は、本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する図である。フォトリソグラフィーによりプリグルーブ形状が形成された型であるスタンパ上に、光硬化性樹脂であるアクリレートモノマー材料を円環状に塗工する。記録エリアより内周においてＹＡＧレーザーにて同心円状の溝も形成されたＰＣフィルムを、塗工された光硬化性樹脂に接液させる。毛細管現象により光硬化性樹脂が同心円状の溝まで到達したら、３０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ間振り切り紫外線を照射することで、光硬化性樹脂が硬化する。スタンパから、ＰＣフィルムと光硬化性樹脂が接着したものを剥離すると、光硬化性樹脂の最内周（展延時の最内周に相当）は真円度は良好であった（図５）。記録膜の成膜等を施し、フレキシブル光ディスクが完成する。
図１に示す評価装置でフレキシブル光ディスクを回転させ、ガイドを接近させて空気浮上によりフレキシブル光ディスクの面振れを安定化させ、フォーカス、トラッキングサーボをロックさせて記録再生を行う。実施例１の構成では、ディスクの面振れが安定化し、サーボが安定化することで高品質な記録再生特性が得られた。

＜実施例２＞
図３は、本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。スタンパ上に、熱硬化性樹脂である尿素樹脂単官能を円環状に塗工する。スタンパにはプリグルーブ以外に、記録エリアより内周においてＹＡＧレーザーにて同心円状の溝があらかじめ形成されている。ＰＥＴフィルムを、塗工された熱硬化性樹脂に接液させる。毛細管現象により熱硬化性樹脂が同心円状の溝まで到達したら、５０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ間振り切り１６０℃で３０分間加熱することで、熱硬化性樹脂が硬化する。スタンパから、ＰＥＴフィルムと熱硬化性樹脂が接着したものを剥離すると、熱硬化性樹脂の最内周（展延時の最内周に相当）は真円度は良好であった。記録膜の成膜等を施し、フレキシブル光ディスクが完成する。
実施例１の場合と同様、ディスクの面振れが安定化し、サーボが安定化することで、高品質な記録再生特性が得られた。

＜実施例３＞
図４は、本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。フォトリソグラフィーによりプリグルーブと同時にプリグルーブエリアよりも内周にスパイラルパターン形状が形成されたスタンパ上に、光硬化性樹脂であるアクリレートモノマー材料を円環状に塗工する。ＰＣフィルムを塗工された光硬化性樹脂に選択的に接液させる。毛細管現象により光硬化性樹脂が同心円状の溝まで到達したら、３０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ間振り切り紫外線を照射することで、光硬化性樹脂が硬化する。スタンパから、ＰＣフィルムと光硬化性樹脂が接着したものを剥離すると、光硬化性樹脂の最内周（展延時の最内周に相当）は真円度は良好であった（図５）。記録膜の成膜等を施し、フレキシブル光ディスクが完成する。
実施例１の場合と同様、ディスクの面振れが安定化し、サーボが安定化することで、高品質な記録再生特性が得られた。

＜実施例４＞
図７は、本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。複数のマイクロレンズアレー群を有する型上に、光硬化性樹脂であるアクリレートモノマー材料を円環状に塗工する。記録エリアより内周においてＹＡＧレーザーにて同心円状の溝も形成されたＰＣフィルムを、塗工された光硬化性樹脂に選択的に接液させる。毛細管現象により光硬化性樹脂が同心円状の溝まで到達したら、３０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ間振り切り紫外線を照射することで、光硬化性樹脂が硬化する。スタンパから、ＰＣフィルムと光硬化性樹脂が接着したものを剥離し、マイクロレンズアレーの転写体が得られる。複数のマイクロレンズアレー群を専用装置で所望の形状にカッティングすることで、結果的に１回の転写で、転写体の多数個取りが可能となる（図８参照）。転写形状が均一で、しかも転写層厚みが均一なので、レンズアレーの高さばらつきがほとんどなく、高品質なマイクロレンズアレーとして、複写機等の書き込み、ないし読み取り光学系に適用可能である。

＜比較例１＞
比較例１として、プリグルーブ形状が形成されていない型であるスタンパ上に、光硬化性樹脂であるアクリレートモノマー材料を円環状に塗工する。記録エリアより内周においてＹＡＧレーザーにて同心円状の溝が形成されていないＰＣフィルムを塗工された光硬化性樹脂に選択的に接液させる。毛細管現象により光硬化性樹脂が展延し始めたら、３０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ間振り切り紫外線を照射することで、光硬化性樹脂が硬化する。スタンパから、ＰＣフィルムと光硬化性樹脂が接着したものを剥離すると、光硬化性樹脂の最内周（展延時の最内周に相当）は真円度が悪く（図６）、光硬化性樹脂の円周方向の厚みばらつきが大きかった。気泡も多数発生した。記録膜の成膜等を施し、フレキシブル光ディスクを作製して記録再生信号特性を評価したところ、光硬化性樹脂の厚みばらつきにより面振れが悪化していることでディスク全面でサーボが外れやすかった。また、気泡のある半径位置ではさらに面振れが悪化することでサーボが完全に発振し、良好な記録再生信号特性が得られなかった。

フレキシブル光ディスクの記録再生評価装置を示す図である。 本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する図である。 本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。 本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。 実施例で得られた本発明の光硬化性樹脂を説明する図である。 比較例で得られた光硬化性樹脂を説明する図である。 本発明に係るフレキシブル光ディスクの作製方法を説明する他の図である。 実施例により得られたマイクロレンズアレー転写体を示す図である。 上下押圧用プレートと、スタンパ及び透明フィルムの傾きを説明する図である。

Claims (10)

1. 微細凹凸形状のエリアを有し、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されている円盤状プラスチック媒体であって、前記プラスチック基板、硬化性樹脂、該微細凹凸形状のエリアそれぞれの最内周が同心円状に配置されていることを特徴とする円盤状プラスチック媒体。
2. 前記プラスチック基板、硬化性樹脂、微細凹凸形状のエリアそれぞれの最内周の直径が、プラスチック基板＜硬化性樹脂＜微細凹凸形状のエリアの順であることを特徴とする請求項１に記載の円盤状プラスチック媒体。
3. 前記硬化性樹脂最内周と同じ位置に硬化性樹脂展延拘束パターンが存在することを特徴とする請求項１又は２に記載の円盤状プラスチック媒体。
4. 微小凹凸形状のエリアを有し、２種類の材料（プラスチック基板、硬化性樹脂）から構成されている円盤状プラスチック媒体の製造方法であって、前記硬化性樹脂を型上に塗工し、その上にプラスチック基板を載置し、次に該硬化性樹脂を展延させる際に、硬化性樹脂展延拘束パターンにより該硬化性樹脂の内周方向への展延を拘束して、該該硬化性樹脂を展延する各段階を有することを特徴とする円盤状プラスチック媒体の製造方法。
5. 前記硬化性樹脂の内周方向への展延が、硬化性樹脂展延拘束パターンにより拘束されたら、直ちに振り切ることを特徴とする請求項４に記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
6. 前記硬化性樹脂を前記微細凹凸形状を有する型上に塗工する際、フランジャーポンプを利用して計量塗工することを特徴とする請求項４又は５に記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
7. 前記硬化性樹脂を型上に塗工する際、型とディスペンサーニードルとの距離が０．１〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
8. 前記硬化性樹脂を型上に塗工後、外部から電圧を印可し、硬化性樹脂塗工液を分極させてからプラスチック基板を硬化性樹脂に接液させることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
9. 前記円盤状プラスチック媒体の硬化性樹脂展延拘束パターンが、プラスチック基板ないし型にＹＡＧレーザーにより形成されたものであることを特徴とする請求項４乃至８のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
10. 前記円盤状プラスチック媒体の硬化性樹脂展延拘束パターンが、型の前記微小凹凸形状をリソグラフィーにより形成する際に、該微小凹凸形状のエリアよりも内周に同様に形成されることを特徴とする請求項４乃至９のいずれかに記載の円盤状プラスチック媒体の製造方法。
    

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