JP2007115356A - 光ディスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、光ディスクの複製において、信号記録パターンの高い転写性を維持でき、且つ、高価なポリカーボネイトフィルムを使用する必要がなく、ハードコート成膜工程が省けるので、材料費及び製造工程数が削減でき、ＢＤ規格をもクリアする高品質・低価格の光ディスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ベース基板（６０）、信号記録層（６１）、その上に透明カバー層（６２）を積層する光ディスクにおいて、前記カバー層（６２）がアクリル系紫外線硬化樹脂（５６）から成り、信号ピットが該カバー層（６２）に転写されていることを特徴とする光ディスクである。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスクおよびその光ディスクの製造方法に関するものである。

近年、光ディスクの大容量化が進んできており、ＤＶＤディスクよりもさらに高密度・大容量化したディスクとして青紫色光源（波長４０５ｎｍ付近）を利用したＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下ＢＤと記す）が商品化されてきている。ＢＤは、ディスク表面から記録反射層までの透明樹脂厚は０．１ｍｍ程度と非常に薄く、ＮＡが０．８５程度のレンズを用いて微細なレーザスポットを形成し、前記信号記録層に信号の記録、又は信号の再生を行う。ＢＤは片面単層記録で約２５Ｇバイト、片面２層記録で約５０ＧバイトとＤＶＤの約５倍の大容量メディアである。

従来のＢＤは、図１０に示すように、ベース基板（６０）、信号記録層（６１）、透明カバー層（６２）を順次積層した構成からなっている。該ＢＤを製造する方法は、最初に、厚さ１．１ｍｍの基板（６０）上に信号記録層（６１）を形成する。次に、信号記録層（６１）上に、透明フィルムを貼り合わせたり、紫外線硬化樹脂を塗布したりすることで０．１ｍｍ厚のカバー層（６２）を作製し、総厚１．２ｍｍのＢＤとする方法がある。この方法では、製造工程が複雑であり、工程が多いという問題がある。樹脂シートを貼り合わせ、又は樹脂を塗布等の製造工程が複雑である。さらに、多層構造にするため、製造工程が多い。また、別の方法では、最初に、透明フィルム（０．０７〜０．０９ｍｍ厚）上に信号記録層を形成し、総厚０．１ｍｍとする。次に、このフィルムと厚い基板（１．１ｍｍ厚）とを貼り合わせる方法により、総厚１．２ｍｍのＢＤを製造する方法がある。

しかし、前記信号記録パターン内に形成するピット形状が０.１４９〜０．３μｍと小さく、射出成形法では転写率が低い領域で、そのピット深さが５０ｎｍと極微小でかつ、ディスク表面から記録パターンまでの厚さの規格が０．１ｍｍと薄く制限され、製造工程でのその取扱いが難いという問題がある。

また、ディスク表面の傷・汚れに影響しやすいためハードコートが必須で、さらに、貼り合わせ、樹脂塗布等の多層構成の工程では、厚さ制御に高精度な製造技術が必要となり、ディスク表面から記録層までの厚さむらも±２μｍ公差をクリアする必要がある。ＢＤのカバーフィルムに使用されるポリカーボネイトフィルムは溶剤キャスト法（原料を溶剤で溶かしてフィルム状に広げ、溶剤を除去して膜とする方法）で作られるため、膜厚精度が良く、複屈折も小さいが、生産性が悪く、平米約３０００円程度と非常に高い。ＢＤ製品の要求品質が高レベルのため、製品不良等によるコスト高となる。

以上のような課題から、製造装置の作製コストが高い、製造サイクルタイムが長く、商品原価が高い等の問題がある。

次に、図１１に示した、従来方法のＢＤ作製方法を詳細に説明する。まず、信号記録パターンを形成したスタンパーを金型に取り付けた射出成形機（３１）を用いて、信号記録層（６１）を有するディスク基板（３２）を成形する。次に、厚み１．１ｍｍの前記ディスク基板（３２）に、スパッタ装置（３３）を用いて、銀反射層を形成し反射層付きのディスク基板（３４）を作製する。続いて、前記銀反射層上に、スピンコータ（３５）を用いて、接着剤を塗布する。その後、透明カバー層（６２）と、ディスク基板（６０）とを、位置決め貼り合わせ機（３６）を用いて、正確に位置決めを行ない貼り合せる。次に紫外線照射機（３７）を用いて、前記接着剤を硬化させる。次に、接着剤バリを、研磨機（
３８）を用いて削り取る。続いて、前記カバー層（６２）上に、スピンコータ（３９）を用いてハードコート層を１μｍ厚に形成する。次に、紫外線照射機（４０）を用いてハードコート層を硬化させて、ＢＤ製品（４１）が作製される。

従来の一般的な製造方法の射出成形では、サブミクロンサイズの信号記録パターンになると転写が不完全であり、構造が丸みを帯びたり、全般に浅い構造となってしまう。また、従来の方法での転写性が低い原因としては、溶融時の樹脂粘性が高いために細かな構造には入り込めないためと言われている。さらに、射出成形金型の温度を上げ、樹脂充填後、十分に金型を冷却した後、製品を取り出せば確かに転写性は上がるが、成形時間が長くなり、製品にバリ欠陥が生じ易くなる。そのため、生産効率が下がることは確実で、現実的でない。

射出成形を使用しない製造方法も提案され、その製造工程では、ディスク基板の製造が射出成形法ではなく、シートの形状で製造し、その途中の工程で、ディスク状の形状に打ち抜く方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、ＢＤの信号記録層の製造では、液状の紫外線硬化樹脂を円形基材にスピンコートし、記録層原版を転写することで信号記録パターンを形成する方法もあり、転写性が良好なディスクを製造する方法も提案されている。しかし、ロール連続方式で製造する方法に比べ、生産性が悪く、中央部と周辺部で厚みばらつきも発生してしまう。

以下に先行技術文献を示す。
国際公開第０１／０８６６４８号パンフレット

本発明は、このような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、光ディスクの複製において、記録パターンの高い転写性を維持し、かつ、材料コストを低減し、製造工程数を削減しても、ＢＤ規格をもクリアする高品質の光ディスクおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、本発明の請求項１に係る発明は、ベース基板（６０）、信号記録層（６１）、その上に透明カバー層（６２）を積層する光ディスクにおいて、前記カバー層（６２）がアクリル系紫外線硬化樹脂（５６）から成り、信号ピットが該カバー層（６２）に転写されていることを特徴とする光ディスクである。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１記載の光ディスクにおいて、前記カバー層（６２）とベース基板（６０）とを接着剤又は粘着剤で貼り合せし、光ディスクの寸法に打ち抜き作製したことを特徴とする光ディスクである。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の光ディスクにおいて、前記カバー層（６２）の厚みが９５〜１０５μｍで、４００ｎｍ近傍の青紫色レーザを使用し、信号記録層（６１）から情報を読み取る方式であることを特徴とする光ディスクである。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ディスクにおいて、前記アクリル系紫外線硬化樹脂（５６）の表面鉛筆硬度がＨＢ以上であることを特徴とする光ディスクである。

本発明の請求項５に係る発明は、基材フィルム（５５）上にアクリル系紫外線硬化樹脂（５６）を塗布する第１の工程と、前記フィルム（５５）とロール状スタンパー（５４）とを圧着し、紫外線照射して信号ピットを転写及び硬化し、該紫外線硬化樹脂（５６）が積層したフィルムを該スタンパー（５４）から剥す第２の工程と、該紫外線硬化樹脂（５６）が積層したフィルムの信号ピット側に反射膜（５３）を形成させる第３の工程と、ベース基板（５１）と該フィルムを接着剤又は粘着剤などからなる接着層（５２）で貼り合わせ、光ディスクの寸法に打ち抜き切断する第４の工程と、基材フィルム（５５）を該信号ピットの転写した紫外線硬化樹脂（５６）層から成るカバー層（５７）から剥離する第５の工程とを含むことを特徴とする光ディスクの製造方法である。

本発明に係る光ディスクおよびその製造方法は、ベース基板、信号記録層、その上に透明カバー層を積層する光ディスクにおいて、前記カバー層がアクリル系紫外線硬化樹脂から成り、信号ピットが該カバー層に転写されていることにより、高い転写性を維持でき、且つ、高価なポリカーボネイトフィルムを使用する必要がなく、ハードコート成膜工程が省けるので、材料費及び製造工程数が削減でき、高品質・低価格の光ディスクおよびその製造方法を提供することが可能である。

本発明の実施の形態を図１〜図９に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明に係る光ディスクの層構成の１実施例を示す側断面図であり、図２は本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図であり、図３は本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図であり、図４は本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図であり、図５は本発明に係る光ディスク用スタンパーの形状を示す平面図であり、図６は本発明に係る光ディスク用スタンパーをシリンダーに巻きつけた状態を示す斜視図であり、図７は本発明に係る光ディスクの製造工程において、信号記録パターンを透明樹脂シートに転写する装置を示す側断面図であり、図８は本発明に係る光ディスクの製造工程において、ベース基板と透明カバー層とを貼り合わせをする装置を示す側断面図であり、図９は本発明に係る光ディスクの製造工程において、所定の寸法と形状に打ち抜く平板状内抜き装置を示す斜視図である。

本発明に係る１実施例を示す光ディスクの層構成は、図１に示すように、ベース基板（６０）、信号記録層（６１）、その上に透明カバー層（６２）を積層する光ディスクにおいて、前記カバー層（６２）がアクリル系紫外線硬化樹脂（５６）から成り、信号ピットが該カバー層（６２）に転写されている層構成である。

図２〜図４は、本発明の光ディスク（以下ＢＤと記す）の作製方法を説明する側断面工程図である。本発明ではベース基板（５１）上に／接着層（５２）／金属性反射層（反射膜）（５３）／信号記録パターンを有する紫外線硬化樹脂層（透明カバー層）を順次積層した光ディスクである。作製方法は、少なくとも以下の構成により光ディスクを作製する方法であり、以下説明する。

図２では、最初に、基材フィルム（５５）裏面側の全面に、アクリル系紫外線硬化樹脂（５６）を１００μｍ厚で層状に形成する。次に、シリンダーに巻かれた信号記録パターンを形成したロール状スタンパー（５４）を用いて、前記紫外線硬化樹脂層（５６）と、シリンダーのスタンパー表面を圧着させながら、紫外線照射し硬化させ信号記録パターンが転写された紫外線硬化樹脂層（透明カバー層）（５７）とする。

図３では、前記紫外線硬化樹脂層（透明カバー層）（５７）の信号記録パターン面側とベース基板（５１）の表面との間に、接着剤又は粘着剤などからなる接着層（５２）を挟んだ状態でカバー層（５７）側からローラーでしごいて貼り合せる。この方法では、上下のローラーの間隔及び加圧を制御するため、該層の厚さを均一にすることが可能となる。

図４では、貼り合わせたディスク用シートをディスク形状に打ち抜き切断する。尚、信号記録パターン層上に金属性反射層（反射膜）（５３）を形成する工程の説明を省略した。

以下に、本発明の光ディスクの製造方法の一実施例を説明する。

原版の作製方法であるが、レーザーによる作製方法とＥＢ描画による作製方法がある。レジスト版は、ディスク状よりも大きな正方形のもの（７インチサイズ）を使用するのが良い。図３に示すように、信号記録パターン（２）を描画したレジスト版は現像後、導電膜を形成後、ニッケル電鋳にてニッケル製スタンパー（１）とする。スタンパー（１）の厚みは、折り曲げた際の剛性及び製造した際の耐久性を考慮すると、１００〜３００μｍ程度が好ましい。

続いて、図６に示すようにシリンダー（４）に前記スタンパー（１）を巻きつけて、ロール状スタンパー（３）とする。シリンダー（４）にスタンパー（１）を固定する方法としては、両面テープで固定する方法、シリンダーに固定用留め具を備える方法、溶接やハンダ付けにて端部固定する方法などがある。

しかし、室温で液状の紫外線硬化樹脂（５６）を使用すれば、超微細なパターンであっても高精度な転写性が可能である。ここで、およそ０．１μｍの大きさの構造を５％以内の精度で転写可能な紫外線硬化樹脂（５６）は、粘度５０００ｃｐｓ以下の紫外線硬化樹脂（５６）である。

また、本発明において、紫外線硬化樹脂（５６）とは、紫外線（ＵＶ）によって硬化する樹脂をいう。代表的なラジカル重合反応する樹脂として、分子中にアクリロイル基を有するアクリル樹脂であり、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリオールアクリレート系のオリゴマー、ポリマーと単官能・２官能・あるいは多官能重合性（メタ）アクリル系モノマー、例えばテトラヒドロフルフリルアクリレート、２ーヒドロキシエチルアクリレート、２ーヒドロキシー３ーフェノキシプロピルアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリトリトールトリアクリレート、ペンタエリトリトールテトラアクリレートなどのモノマー、オリゴマー、ポリマーなどの混合物が使用される。

該紫外線硬化樹脂（５６）に配合されるものとして、光重合開始剤がある。光重合開始剤として、例えばベンゾフェノン、ジエチルチオキサントン、ベンジルジメチルケタール、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−メチル−１−〔４−（メチルチオ）フェニル〕−２−モリフォリノプロパン−１、アシルホスフィンオキサイドなどがあるが、光重合開始剤は１００％反応するわけではなく、未反応のものが性能に悪影響を及ぼすことから、０．１〜７重量％の範囲、好ましくは０．５〜５重量％で、未硬化部が残らない程度に添加量をとどめるべきである。

該紫外線硬化樹脂の中でもウレタンアクリレートは硬化物の物性（塗膜のヤング率、伸び、強度、復元性、耐擦傷性）が優れ、強靭な膜ができるため、有用である。ここで、ウ
レタンアクリレートとは、分子鎖中にウレタン結合及びアクリロイル基を有するものをウレタンアクリレートと称する。

前記基材フィルム（５５）の種類は、特に制約されるものではないが、コスト面、膜厚精度・ばらつき、伸び率を考慮すると易接着性ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）が好ましい。また、１００μｍ厚の紫外線硬化樹脂製カバー層を作製するにあたって、基材フィルム（５５）の厚みは、反りが発生する関係上、１００〜２００μｍが適当である。

図７は、本発明の転写装置を用いた、信号記録パターンを紫外線硬化樹脂で形成する説明図である。基材フィルム（８）表面に紫外線硬化樹脂（６）を塗布し、ニップロール（９）によってスタンパーロール（７）と圧着させ、紫外線照射機（１０）にて硬化して、信号記録パターンが付与された紫外線硬化樹脂フィルムからなる透明カバー層（１１）となる。ここで、基材フィルム（８）とスタンパーロールのクリアランスを１００μｍに調整することで紫外線硬化樹脂（６）の膜厚が調整可能である。また、ニップロール（９）によって樹脂がしごかれるようになるので気泡が入り難い。次に、長尺 ロール式のスパッタ法若しくは蒸着法にてアルミ、銀又はそれらの合金のいずれかの薄膜を形成させ、金属性反射層（反射膜）（図示せず）とする。

続いて、図８は、信号記録パターンが付与された紫外線硬化樹脂フィルムからなる透明カバー層（１１）とベース基板（１２）とを貼り合せた光ディスク用シート（２０）を製造する装置の説明である。まず、ベース基板（１２）にロールコータ（１５）で紫外線硬化型接着剤（１６）を紫外線硬化樹脂塗布ノズル（１４）から均一塗布し、コンベアロール（１８）で駆動するベルトコンべア（１７）で移動後、該透明カバー層（１１）とベース基板（１２）を貼り付けローラ（１３）にてしごきながら気泡を抜くようにして貼り合わせる。ここでは接着剤としては、紫外線硬化型接着剤（１６）を用いた。接着剤としては他にホットメルト、エポキシ系接着剤などあるが、生産性を考えると紫外線硬化樹脂が適当である。

また、粘着剤については、アクリル系又はシリコーン系などあるが、接着剤に比べ表面平滑性及び耐久性を十分考慮して選定する必要があり、ややコスト高である。

図９は平板状打ち抜き装置（１９）の説明図である。ディスク状の打ち抜き装置（１９）では、光ディスク用シート（２０）を矢印方向へ移動させ、ディスク状に打ち抜く。続いて、最表面の基材フィルムを剥離して、本発明の光ディスクとなる(図上では省略)。なお、ＢＤの場合、他のＣＤやＤＶＤとは異なり、ディスク表面の傷や汚れに対して、非常に敏感に影響を及ぼすため、ベアディスクとするときには、ディスク表面に通常、ハードコートが必要となる。しかし、使用する紫外線硬化樹脂に表面硬度の高いものを使用することで、ハードコート処理をする必要がなくなり、工程数削減ができる。ポリカーネート表面の鉛筆硬度は４Ｂであり、アクリル系紫外線硬化樹脂の鉛筆硬度は、Ｂ程度からＨ程度まで存在し、擦り傷対策としてはＨＢ以上あれば十分である。

最近、環境に負荷の少ない製品が企業のイメージ向上のためでだけでなく、商品価値があるものとして認められるようになってきた。ＢＤの場合、ディスク基材が体積比９０％以上占めるので、基材として紙、ポリ乳酸、セルロース誘導体といった生分解・天然素材を使用し、天然素材の光ディスクとして商品化することも可能である。

本発明に係る光ディスクの層構成の１実施例を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスク用スタンパーの形状を示す平面図である。 本発明に係る光ディスク用スタンパーをシリンダーに巻きつけた状態を示す斜視図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程において、信号記録パターンを透明樹脂シートに転写する装置を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程において、ベース基板と透明カバー層とを貼り合わせをする装置を示す側断面図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程において、所定の寸法と形状に打ち抜く平板状内抜き装置を示す斜視図である。 従来の光ディスクの層構成の１実施例を示す側断面図である。 従来の光ディスクの製造工程を示す平面図である。

符号の説明

１・・・スタンパー
２・・・信号記録パターン
３・・・ロール状スタンパー
４・・・シリンダー
５・・・塗布ノズル
６・・・紫外線硬化樹脂
７・・・ロール状スタンパー
８・・・基材フィルム
９・・・ニップロール
１０・・・紫外線照射機
１１・・・信号記録パターンが付与された紫外線硬化樹脂フィルム(透明カバー層)
１２・・・ベース基板
１３・・・貼り付けロール
１４・・・紫外線硬化樹脂塗布ノズル
１５・・・ロールコータ
１６・・・紫外線硬化型接着剤
１７・・・ベルトコンベア
１８・・・コンベアロール
１９・・・打ち抜き装置
２０・・・光ディスク用シート
３１・・・射出成形機
３２・・・信号記録層を有するディスク基板
３３・・・スパッタ装置
３４・・・反射層付きのディスク基板
３５・・・スピンコータ
３６・・・位置決め貼り合わせ機
３７・・・紫外線照射機
３８・・・研磨機
３９・・・スピンコータ
４０・・・紫外線照射機
４１・・・ＢＤ製品
５１・・・ベース基板
５２・・・接着層
５３・・・金属性反射層（反射膜）
５４・・・ロール状スタンパー
５５・・・基材フィルム
５６・・・紫外線硬化樹脂
５７・・・信号記録パターンが付与された紫外線硬化樹脂層（透明カバー層）
５８・・・打ち抜き切断部分
６０・・・ベース基板
６１・・・信号記録層
６２・・・透明カバー層

Claims (5)

1. ベース基板、信号記録層、その上に透明カバー層を積層する光ディスクにおいて、前記カバー層がアクリル系紫外線硬化樹脂から成り、信号ピットが該カバー層に転写されていることを特徴とする光ディスク。
2. 前記カバー層とベース基板とを接着剤又は粘着剤で貼り合せし、光ディスクの寸法に打ち抜き作製したことを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
3. 前記カバー層の厚みが９５〜１０５μｍで、４００ｎｍ近傍の青紫色レーザを使用し、信号記録層から情報を読み取る方式であることを特徴とする請求項１又は２記載の光ディスク。
4. 前記アクリル系紫外線硬化樹脂の表面鉛筆硬度がＨＢ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の光ディスク。
5. 基材フィルム上にアクリル系紫外線硬化樹脂を塗布する第１の工程と、前記フィルムとロール状スタンパとを圧着し、紫外線照射して信号ピットを転写及び硬化し、該紫外線硬化樹脂が積層したフィルムを該スタンパから剥す第２の工程と、該紫外線硬化樹脂が積層したフィルムの信号ピット側に反射膜を形成させる第３の工程と、ベース基板と該フィルムを接着剤又は粘着剤などからなる接着層で貼り合わせ、光ディスクの寸法に打ち抜き切断する第４の工程と、基材フィルムを該信号ピットの転写した紫外線硬化樹脂層から成るカバー層から剥離する第５の工程とを含むことを特徴とする光ディスクの製造方法。

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