JP2008108314A - 光ディスクの製造装置および製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】例えばブルーレーザにより情報の記録もしくは再生を行なうことができる光ディスクにおいて、光記録層を保護するカバー層を、より均一な厚さに形成させることができる光ディスクの製造装置および製造方法を提供すること。
【解決手段】回転駆動された状態のディスク基板１１に対して、カバー層１２の素材となる紫外線硬化樹脂が塗布され、続いてディスク基板をより高速回転させて前記紫外線硬化樹脂をディスク基板の外周に向かって広げるスピンコートが実行される。この時同時に予め定められた紫外線の照射角特性αをもって紫外線を照射することができる紫外線照射手段２２が、ディスク基板１１から離れるように移動制御を受ける。これによりディスク基板１１に対する紫外線の照射領域が、ディスク基板の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げられる紫外線の照射動作を受ける。
【選択図】図６Ｃ

Description

この発明は、信号基板の少なくとも一面にピットもしくはグルーブを形成した光記録領域を備え、レーザ光により情報の記録もしくは再生を行なうことができる光ディスクの製造装置および製造方法に関する。

近年、データ記録の分野においては特に光学式データ記録方式（光ディスク）に関する開発が進展し、産業用から民生用に至る幅広い分野において実用化されている。この光学式のデータ記録方式は非接触の状態で、高い記録密度をもってデータの記録・再生が行なえること、再生専用型、追記型、書き換え可能型などのそれぞれのメモリー形態に対応できるという利点を有しており、安価で大容量のデータファイルの実現を可能にしている。

特に現状において広く利用されているＤＶＤ（Digital Versatile Disc）は、厚さ約０．６ｍｍの２枚の基板を、その信号記録面を内側にして接着剤で貼り合わせた構造にされている。そして、初期のＣＤ（Compact Disc）に比べてより短波長の６５０ｎｍのレーザ光を用い、光学系を構成する対物レンズの開口数（ＮＡ＝Numerical Aperture）も高開口数化されている。

また、さらに最近においては、例えばＨＤＴＶ（High Definition Television）の実用化に伴って、その映像を記録または再生するために、さらなる高密度化の要求が高まり、ＤＶＤの次世代に位置するさらに高密度記録の光ディスクの提案がなされている。これによると、高密度記録に対応させるために情報を記録再生するためのレーザビームの集光スポット径をより小さくする必要に迫られる。ここで、レーザビームの波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、レーザビームの集光スポット径は、λ／ＮＡに比例することが知られている。

したがって、レーザビームの集光スポット径をより小さくするためには、レーザビームの波長λをより短く、対物レンズの開口数ＮＡをできるだけ大きくすることが必要となる。これには、前記したＤＶＤへの記録または再生に利用されるレーザ光よりもさらに短波長のブルー（青色）レーザ光（波長が例えば４１０ｎｍ）を用い、これにより記録・再生を行なう光ディスクの構造が提案されている。

一方、光学系のコマ収差に着目した場合、このコマ収差はディスク基板の実質的な厚さに比例し、またレーザビームの波長λに反比例して増大することが知られている。したがって、前記したブルーレーザのように波長が極端に短いレーザビームを用いる場合において、コマ収差の増大を抑制させようとするには、前記したディスク基板の実質的な厚さを薄く構成させる必要が生ずる。

そこで、前記したブルーレーザを利用する光ディスク（Blue Lay Disc ）によると、従来のＤＶＤの構成とは逆に、基板とは逆の記録層側からレーザビームを照射する方式が提案されており、前記記録層を保護するために、記録層よりも外側（レーザビームが照射される側）に厚さ０．１ｍｍ（１００μｍ）程度のカバー層（保護層）を設けた構成が提案されている。これによると、レーザビームは約０．１ｍｍ厚のカバー層を透過して、記録層に照射されるようになされる。

図１は、前記したブルーレーザを利用する光ディスクの一部を拡大断面図で模式的に示したものである。図１における符号１はその一面に多数のピット１ａが形成されたディスク基板を示しており、符号２はディスク基板１におけるピット１ａの形成面を覆う光反射膜を示している。そして、前記ピット１ａと反射膜２とにより前記した記録層３を構成しており、前記記録層３を保護するために、厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層（保護層）４が記録層３上に重畳されている。一方、符号５は光学系を構成する対物レンズを示しており、この対物レンズ５を介したレーザビームが、前記したとおりカバー層４を透過して、記録層３に照射されるようになされる。

図１に示す光ディスクにおいては、前記したとおりカバー層４側から、信号の読み取り動作を行なうために、カバー層の厚さの管理は前記したコマ収差との関連できわめて重要な課題となる。すなわち、前記したカバー層の厚さは、高度な均一性が要求されることになる。そこで、前記したカバー層を均一な厚さに形成させるために幾つかの提案がなされている。

従来から行われているカバー層の形成方法における代表的な手段は、ディスク基板を回転させることにより遠心力により紫外線硬化樹脂（ＵＶ硬化樹脂）をディスクの外周に向かって広げるスピンコート法を用い、この後に紫外線を照射させることでディスク基板面にカバー層を形成させるものである。

図２はその基本的な例を模式的に示したものであり、（Ａ）に示すようにディスク基板１１を低速度で回転させながらディスク基板の中心孔１１ａ付近にノズル１３よりＵＶ硬化樹脂１２ａを吐出させる。続いて（Ｂ）に示すようにディスク基板１１を高速度で回転させてディスク基板の中心孔１１ａ付近に吐出されたＵＶ硬化樹脂１２ａを、遠心力によりディスク基板の外側に広げることで樹脂１２ａをディスク基板の全面にコーティングし、この状態で紫外線を照射させることでディスク基板１１上にカバー層１２を形成させるようになされる。

図２に示すＵＶ硬化樹脂のスピンコート法によると、遠心力により基板表面の最外周までＵＶ硬化樹脂がコーティングされた時には、すでに樹脂の膜厚はディスクの内周側から外周側に向かって厚くなっており、この状態で紫外線を照射した場合には膜厚が不均一になるという問題を招来させる。

そこで、図３に示すようにディスクの中心孔１１ａにセンターキャップ１４を装着させた状態で、ディスクのセンター付近にノズル１３よりＵＶ硬化樹脂１２ａを吐出させる手段、図４に示すようにディスクの中心孔１１ａを閉塞するようにシール１５を貼り、同様にディスクのセンター付近にノズル１３よりＵＶ硬化樹脂１２ａを吐出させる手段、さらに図５に示すようにディスクの中心孔１１ａをカットしないスプール１６付きディスクの状態で、ディスクのセンター付近にノズル１３よりＵＶ硬化樹脂１２ａを吐出させる手段などを採用することで、膜厚の均一化を図る提案がなされている。

例えば図３に示す膜厚の均一化手段については、次に示す特許文献１および２に開示されている。
特開２００３−２４２６８９号公報 特開２００４−９５１０８号公報

ところで、前記した従来における膜厚の均一化手段においては、ＵＶ硬化樹脂をスピンコートする場合において、ディスク基板に対するＵＶ硬化樹脂の吐出位置およびＵＶ硬化樹脂の注入量について工夫することで、膜厚を均一化させようとしているものである。このために、スピンコートの工程においてディスクの中心孔を閉塞する蓋体等を用意する構成にされており、装置自体の構成が複雑かつ高価になることは免れない。

また、ＵＶ硬化樹脂に照射する紫外線の照射強度がディスクの内周外周に係らず一定であるため、ディスク上に塗布されているＵＶ硬化樹脂の選択的な硬化ができない。このために膜厚を均一化させるための条件を見出すのが難しいという欠点を有する。

この発明は、前記した従来のものの問題点に着目してなされたものであり、ディスク基板にコーティングされたＵＶ硬化樹脂に対する紫外線の照射領域を時間と共に変化させるように工夫することで、前記したカバー層などの薄膜層を、より均一な厚さに形成させることができる光ディスクの製造装置および製造方法を提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明にかかる光ディスクの製造装置は、請求項１に記載のとおり、円盤状にして光記録領域が形成されたディスク基板に対して薄膜層を形成する光ディスクの製造装置であって、前記ディスク基板を載置した状態で回転駆動すると共に、その回転数を制御することができるディスクの回転駆動手段と、前記回転駆動手段に載置されたディスク基板に対して、前記薄膜層の素材となる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布手段と、前記塗布手段により紫外線硬化樹脂が塗布されたディスク基板に対して、予め定められた紫外線の照射角特性をもって紫外線を照射することができる紫外線照射手段と、前記回転駆動手段に載置されたディスク基板に対する前記紫外線照射手段の対向距離を変化させることができる移動制御手段とが具備され、前記移動制御手段による前記紫外線照射手段の移動制御により、ディスク基板に塗布された紫外線硬化樹脂に対する紫外線の照射領域が変化されるように構成した点に特徴を有する。

また、この発明にかかる光ディスクの製造方法は、請求項５に記載のとおり、円盤状にして光記録領域が形成されたディスク基板に対して薄膜層を形成する光ディスクの製造方法であって、回転駆動された状態のディスク基板に対して、前記薄膜層の素材となる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布工程と、前記ディスク基板をより高速回転させて前記紫外線硬化樹脂をディスク基板の外周に向かって広げるスピンコートの工程と、前記スピンコートの実行中において、予め定められた紫外線の照射角特性をもって紫外線を照射する紫外線照射手段をディスク基板から遠ざけるように移動制御することで、ディスク基板に対する紫外線の照射領域を、ディスク基板の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げる紫外線の照射工程とが実行される点に特徴を有する。

以下、この発明にかかる光ディスクの製造装置および製造方法について、図６Ａ〜図６Ｃに示す実施の形態に基づいて説明する。なお、図６Ａ〜図６Ｃに示す実施の形態は、すでに図１に基づいて説明したように、ディスク基板に形成された光記録層を覆うカバー層を形成させる場合を例にしている。

前記したとおり光記録層が形成されたディスク基板１１は、図６Ａに示すようにディスクの回転駆動手段を構成するスピンスタンド２１上に装着される。なお、前記スピンスタンド２１にはその上面の回転中心位置にボス２１ａが形成されており、ディスク基板１１はその中心孔１１ａがボス２１ａに嵌め込まれた状態でスピンスタンド２１に装着される。この状態で、ＵＶ硬化樹脂の塗布手段として機能するノズル１３より、前記ＵＶ硬化樹脂１２ａがディスク基板１１上に吐出される。

この時のノズル１３からのＵＶ硬化樹脂は、ディスク基板１１の中心孔１１ａよりもわずかに外側の位置に吐出（塗布）される。前記スピンスタンド２１は、その回転数を制御することができるように構成されており、この時の回転数は、１〜３００ｒｐｍ程度の比較的低速度の回転駆動がなされる。これにより、ノズル１３から吐出されるＵＶ硬化樹脂は、ディスク基板１１の内周位置にリング状に塗布される。

続いて、前記ノズル１３はスピンスタンド２１の上部から退避し、図６Ｂに示すようにスピンスタンド２１に載置された状態のディスク基板１１の直上に、紫外線照射手段２２が移動する。前記紫外線照射手段２２には例えばメタルハライドランプが内装され、支持部材２３を介して例えば電動シリンダーなどを利用した図示せぬ移動制御手段により、ディスク基板１１に対する紫外線照射手段２２の対向距離が図６Ｂから図６Ｃに示すように変化させることができるように構成されている。

加えて、前記紫外線照射手段２２は予め定められた紫外線の照射角特性をもって符号ＵＶで示した紫外線を照射することができるように構成されている。すなわち、紫外線照射手段２２は図６Ｃに示すように中央の照射軸をＣとし、この照射軸Ｃを中心線とした角度αをもった円錐形状の紫外線の照射角特性を備えている。

また前記した移動制御手段は、紫外線照射手段２２の紫外線照射軸Ｃを、前記スピンスタンド２１に載置されたディスク基板１１の回転中心軸と同軸状に設定しつつ前記回転中心軸上を鉛直方向に移動させることで、紫外線の照射領域をディスク基板１１の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げる動作が実行されるように機能する。

したがって、前記紫外線照射手段２２を図６Ｂに示すディスク基板１１の直近位置から、図６Ｃに示す最上位置まで移動させた場合、ディスク基板１１に対して照射される紫外線ＵＶの照射領域は、ディスク基板の内周位置、すなわち中心孔１１ａ（直径１５ｍｍ）よりもわずかに外側を含む領域より、ディスク基板１１の全面に対して紫外線が照射されるように同心円状に拡大される。

ここで、図６Ａに基づいてすでに説明したように、ディスク基板１１の内周位置にリング状にＵＶ硬化樹脂が塗布された状態において、前記した構成の紫外線照射手段２２が図６Ｂに示すようにディスク基板１１の直上に移動する。そして、ディスク基板１１はスピンスタンド２１の駆動により、今度は高速回転（３００〜１００００ｒｐｍ）を受ける。これにより、ＵＶ硬化樹脂は遠心力を受けてディスク基板１１の外周に向かって広げられるスピンコートが実行される。

この時、同時に紫外線照射手段２２は、図６Ｂに示すディスク基板１１の直近位置から図６Ｃに示す最上位置に向かって除々に移動（上昇）する。これにより、前記したとおり紫外線照射手段２２からのディスク基板１１に対する紫外線の照射領域は、ディスク基板の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げられる。なお、前記紫外線照射手段２２の移動制御手段は、紫外線照射手段の移動速度を変化させることができるように構成されており、これによりディスク基板１１に対して同心円状に広げられる紫外線の照射領域の変化速度を適宜制御することができる。

したがって、ＵＶ硬化樹脂は遠心力を受けてディスク基板１１の外周に向かって広げられつつ、紫外線の照射領域が除々に同心円状に広げられるので、樹脂は基板１１の内周から外周に向かって順次硬化される。これにより、ディスク基板の全面にわたって均一な厚さの薄膜層、すなわちカバー層１２をディスク基板１１の上面に形成させることができる。

すなわち、従来のように樹脂をスピンコートをした後に紫外線を照射する場合においては、スピンコートにより樹脂がディスク基板の外周に寄ってしまうことで、カバー層に厚さの不均一が生じていたものを、前記した手段の採用によりこれを効果的に是正することが可能となる。

なお、この発明にかかる装置においては、図６Ｃに示すようにディスク基板１１に対する紫外線照射手段２２の最大移動距離ｈが、ディスク基板の半径ｒの値よりも大きく制御されるように構成されている。このような構成を採用することで、光源の強さを制御しなくても、ディスクに照射する紫外線の照射強度を幅広く制御することができる。

なお、以上の説明はブルーレーザを利用する光ディスク（Blue Lay Disc ）において、記録層を保護する厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層（保護層）を均一な厚さに成形する例を示しているが、この発明は例えばＤＶＤ−Ｒ（Digital Versatile Disc-Recordable ）などのように２層ディスク構成における中間層を形成する場合においても、好適に採用することができる。

ブルーレーザを利用する光ディスクの一部を拡大して示した断面図である。 従来のスピンコート法の例を示した模式図である。 図２に示すスピンコート法による問題点を是正する従来の方法を示した模式図である。 同じく従来の他の方法を示した模式図である。 同じく従来のさらに他の方法を示した模式図である。 この発明にかかる光ディスクの製造方法における塗布工程を説明する模式図である。 同じく紫外線の照射工程を説明する模式図である。 同じく紫外線の照射工程における紫外線照射手段の移動動作を説明する模式図である。

符号の説明

１１ ディスク基板
１１ａ 中心孔
１２ カバー層（薄膜層）
１２ａ ＵＶ硬化樹脂
１３ ノズル
２１ スピンスタンド（回転駆動手段）
２１ａ ボス
２２ 紫外線照射手段
２３ 支持部材
Ｃ 紫外線照射軸
ＵＶ 紫外線

Claims (7)

1. 円盤状にして光記録領域が形成されたディスク基板に対して薄膜層を形成する光ディスクの製造装置であって、
   前記ディスク基板を載置した状態で回転駆動すると共に、その回転数を制御することができるディスクの回転駆動手段と、
   前記回転駆動手段に載置されたディスク基板に対して、前記薄膜層の素材となる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布手段と、
   前記塗布手段により紫外線硬化樹脂が塗布されたディスク基板に対して、予め定められた紫外線の照射角特性をもって紫外線を照射することができる紫外線照射手段と、
   前記回転駆動手段に載置されたディスク基板に対する前記紫外線照射手段の対向距離を変化させることができる移動制御手段とが具備され、
   前記移動制御手段による前記紫外線照射手段の移動制御により、ディスク基板に塗布された紫外線硬化樹脂に対する紫外線の照射領域が変化されるように構成したことを特徴とする光ディスクの製造装置。
2. 前記移動制御手段による前記ディスク基板に対する紫外線照射手段の最大移動距離ｈが、前記ディスク基板の半径ｒの値よりも大きく制御されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載された光ディスクの製造装置。
3. 前記移動制御手段は、前記紫外線照射手段の移動速度を変化させることができるように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された光ディスクの製造装置。
4. 前記移動制御手段による紫外線照射手段の移動に伴って、当該紫外線照射手段からの紫外線の照射領域が、ディスク基板上において同心円状に変化するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された光ディスクの製造装置。
5. 円盤状にして光記録領域が形成されたディスク基板に対して薄膜層を形成する光ディスクの製造方法であって、
   回転駆動された状態のディスク基板に対して、前記薄膜層の素材となる紫外線硬化樹脂を塗布する塗布工程と、
   前記ディスク基板をより高速回転させて前記紫外線硬化樹脂をディスク基板の外周に向かって広げるスピンコートの工程と、
   前記スピンコートの実行中において、予め定められた紫外線の照射角特性をもって紫外線を照射する紫外線照射手段をディスク基板から遠ざけるように移動制御することで、ディスク基板に対する紫外線の照射領域を、ディスク基板の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げる紫外線の照射工程と、
   が実行されることを特徴とする光ディスクの製造方法。
6. 前記紫外線照射手段は、円錐形状の紫外線の照射角特性を備えており、紫外線照射軸をディスク基板の回転中心軸に設定しつつ前記回転中心軸上を移動することで、紫外線の照射領域をディスク基板の内周から外周に向かって除々に同心円状に広げる動作を実行することを特徴とする請求項５に記載された光ディスクの製造方法。
7. 前記薄膜層が、前記ディスク基板に形成された光記録層を覆うカバー層であることを特徴とする請求項５または請求項６に記載された光ディスクの製造方法。

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