JP2008181652A - 光ディスク製造方法および光ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】光透過層の厚さを基板全面にわたって均一にすることができる光ディスクの製造方法及びその方法により製造された光ディスクを提供する。
【解決手段】光硬化樹脂を塗布した後に、基板最外周部に発生する前記光硬化樹脂の盛り上がり部分１４に光が照射されないように、前記樹脂盛り上がり部分をマスク３０により覆い、前記光硬化樹脂に前記光を照射し、前記樹脂盛り上がり部分以外の部分の光硬化樹脂を硬化させ、前記基板を再び回転させて前記樹脂盛り上がり部分の光硬化樹脂を除去し、除去した後に残った光硬化樹脂に前記光を照射し、この光硬化樹脂を硬化させる。
【選択図】図４

Description

この発明は、情報を記録再生する光ディスクの製造方法及びその方法により製造された光ディスク製造方法および光ディスクに関するものである。

情報を記録再生する光ディスクとしては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＭＯ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ Ｄｉｓｃ）等の各種媒体が知られているが、さらに近年の情報の大容量化に対応すべく、ＣＤと同じ形状、サイズのＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ ＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）が開発されている。

これらの光ディスクは、一般的に、基板上に情報を記録するための記録層が形成され、この記録層上に記録層を保護するための光透過層が少なくとも１層形成された構成となっている。そして、光透過層側に配置された光学ピックアップにより対物レンズを介してレーザ光を照射し、情報の再生あるいは記録を行うようになっている。

ところで、ＣＤやＤＶＤと同じ形状、サイズの光ディスクの片面にＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）を４時間記録再生できる家庭用ビデオディスクレコーダが実現できれば、ＣＤ等の手軽さや使い勝手に慣れ親しんだユーザにとって違和感のないレコーダであって、現行のＶＴＲ（Ｖｉｄｅｏ Ｔａｐｅ Ｒｅｃｏｒｄｅｒ）に取って代わるレコーダとすることができる。

さらに、ディスク形態の最大の特徴としてのアクセスの速さを利用し、小型、簡便なレコーダというだけでなく、瞬時に録画・再生やトリックプレイ、編集等の多彩な機能を盛り込んだレコーダとすることができる。このような光ディスクを実現するには、例えば記憶容量を８ＧＢ以上とする必要がある。

上述した光ディスクの記憶容量は、最大なものでもＤＶＤの４．７ＧＢであるが、ＤＶＤのＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）や変調方式などの信号フォーマットを変えないで記憶容量を８ＧＢ以上にするためには、次式（１）を満足させる必要がある。ここで、ＤＶＤは、レーザ光の波長λ＝０．６５μｍ、対物レンズの開口数Ｎ．Ａ．＝０．６が用いられている。
４．７×（０．６５／０．６０×Ｎ．Ａ．／λ）²≧８・・・（１）

即ち、Ｎ．Ａ．／λ≧１．２０としなければならず、波長λを短くするか、あるいは開口数Ｎ．Ａ．を高い値にするかどちらかが必要となる。
例えば高開口数にした場合は、光学ピックアップの光軸に対して光ディスク面が垂直からズレる角度（チルト角）の許容量が小さくなるが、このチルト角は光ディスクの厚さによる収差の影響を受け易いため、照射されたレーザ光が透過する光ディスクの光透過層の厚さを薄くし、かつその厚さむらも一定の値以下にする必要がある。

即ち、光透過層の厚さｔがｔ＝１０μｍ〜１７７μｍのときの厚さむらを△ｔとしたときに、厚さむら△ｔと波長λ及び開口数Ｎ．Ａ．との間で次式（２）の関係を満すことで、記憶容量８ＧＢの光ディスクを実現することができる。
△ｔ≦±５．２６（入／Ｎ．Ａ．⁴）μｍ・・・（２）
従来、光ディスクの光透過層は、紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布した後、紫外線を紫外線硬化樹脂に照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させることで形成されている。

即ち、紫外線硬化樹脂を基板内周部に所定量滴下した後、基板を例えば４５００ｒｐｍで所定時間回転させることにより、滴下した紫外線硬化樹脂を基板全面に均一に行きわたらせる。そして、基板の回転を止めて２秒〜３秒経過した後、紫外線を塗布された紫外線硬化樹脂に所定時間照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させることで光透過層を形成している。

上述した光ディスクは、図１１に示すように、基板１０上に記録層１１が形成され、さらにその上に光透過層１２が形成された構成となるが、光透過層１２を形成する際に用いられるスピンコート法では遠心力を利用しているため、基板最外周部に紫外線硬化樹脂の盛り上がり部分１４が発生する。

この樹脂盛り上がり部分１４は、紫外線硬化樹脂の粘度や表面張力により異なるが、通常は幅Ｗが１ｍｍ〜２ｍｍ、高さＨが平均膜厚の２倍〜３倍程度になる。即ち、光透過層１２の厚さｔがｔ＝ｌ００μｍとした場合、樹脂盛り上がり部分１４の高さＨは２００μｍ〜３００μｍに達することになる。

ところが、高開口数を実現する対物レンズと光ディスクの光透過層１２の表面、即ち光入射側表面との間の距離、いわゆるワーキングディスタンスは、通常１００μｍ程と非常に狭いため、このような樹脂盛り上がり部分１４が光ディスク最外周部に存在すると、対物レンズが盛り上がり部分１４に衝突してしまい、その領域での情報の記録ができないだけでなく、対物レンズあるいは光ディスクを破壊するおそれがあるという問題がある。

この発明は、上述した事情から成されたものであり、光透過層の厚さを基板全面にわたって均一にすることができる光ディスクの製造方法及びその方法により製造された光ディスク製造方法および光ディスクを提供することを目的とする。

上記目的は、この発明にあっては、複数の記録層が形成された基板を回転させて記録層上に光硬化樹脂を塗布し、光硬化樹脂に光を照射し、光硬化樹脂を硬化させて光透過層を形成する光ディスク製造方法において、光硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、基板最外周部に発生する光硬化樹脂の盛り上がり部分に光が照射されないようにマスクにより覆い、光硬化樹脂に光を照射し盛り上がり部分以外の部分の光硬化樹脂を硬化させ、未硬化の盛り上がり部分の光硬化樹脂を回転によって、基板の周縁外へ振り切り、盛り上がり部分に光を照射して光硬化樹脂を硬化させることを特徴とする光ディスク製造方法である。

また、この発明にあっては、複数の記録層が形成された基板を回転させて記録層上に光硬化樹脂を塗布し、光硬化樹脂に光を照射し、光硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、基板最外周部に発生する光硬化樹脂の盛り上がり部分に光が照射されないように、盛り上がり部分をマスクにより覆い、光硬化樹脂に光を照射し盛り上がり部分以外の部分の光硬化樹脂を硬化させ、未硬化の盛り上がり部分の光硬化樹脂を回転によって、基板の周縁外へ振り切ることで形成されていることを特徴とする光ディスクである。

上記構成によれば、基板最外周部において盛り上がっている部分を、基板回転により振り切って無くすことができるので、基板全面にわたって均一な光透過層とすることができる。また、光ディスクの全面にわたって情報を記録再生することが可能となり、間便な記録再生装置のままで従来に比べ大記憶容量化を図ることができる。

以上のように、この発明によれば、光透過層の厚さを基板全面にわたって均一にすることができる。

以下、この発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施形態は、この発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１〜図５は、この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す工程図であり、以下順次説明する。
ここで、この光ディスク製造方法により製造される光ディスクは、ＣＤやＤＶＤと同じ直径１２０ｍｍの基板上に記録層が形成され、さらにその上に光透過層が形成された構成の光ディスクであって、光透過層にレーザ光を照射して情報を読み取り、あるいは書き込む光ディスクに適用した場合である。

尚、上記光ディスクの記憶容量を８ＧＢとするための必要な条件をまとめると、以下のようになる。
レーザ光の波長λ≦０．６８μｍ
対物レンズの開口数Ｎ．Ａ．／λ≧１．２０
光透過層の厚さｔ＝１０μｍ〜１７７μｍ
光透過層の厚さむら△ｔ≦±５．２６（入／Ｎ．Ａ．⁴）μｍ

トラックピッチＰ≦０．６５μｍ
公差△ｐ≦±０．０４Ｐ
線密度ｄ≦０．１１６１／Ｐμｍ／ｂｉｔ
ディスクスキューθ≦８４．１１５×（λ／Ｎ．Ａ．／ｔ）
偏心Ｅ≦６７．５７Ｐμｍ
表面粗さＲａ≦±３λ／１００（スポット照射領域内）

先ず、図１に示すように、射出成形により作製した基板１０の一面上に記録層１１を成膜する。
基板１０となる射出成形用材料としては、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）が用いられる。また、ガラス板やセラミクス板、あるいはシリコンウエハ等を研削加工することにより基板１０としても良い。

記録層１１としては、この光ディスクが書き換え可能型光ディスクである相変化光ディスクの場合は、Ａｌ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、ＧｅＳｂＴｅ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂をこの順で成膜して形成する。また、この光ディスクが書き換え可能型光ディスクである光磁気ディスクの場合は、Ａｌ、ＳｉＮ、ＴｂＦｅＣｏ、ＳｉＮの順で成膜して形成する。

また、この光ディスクが追記型光ディスクの場合は、Ａｕ又はＡｌをスパッタした後、シアニン系又はフタロシアニン系の有機色素膜をスピンコートで塗布、乾燥させて形成する。
尚、この光ディスクが再生専用型光ディスクの場合は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ等の金属材料を真空薄膜形成技術にて厚さ２０ｎｍ〜６０ｎｍとなるように成膜した反射層を形成する。

次に、図２に示すように、記録層１１上に紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布して、光透過層１２を形成する。即ち、紫外線硬化樹脂を基板１０の内周部に所定量滴下した後、基板１０を例えば４５００ｒｐｍで所定時間回転させることにより、滴下した紫外線硬化樹脂を基板１０の全面に均一に行きわたらせる。

そして、基板１０の回転を止めて２秒〜３秒経過した後、紫外線を塗布された紫外線硬化樹脂に所定時間照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させて光透過層１２を形成する。
紫外線硬化樹脂としては、防水性に優れ、レーザ光を十分に透過する、例えばアクリル系紫外線硬化樹脂等が使用される。また、紫外線硬化樹脂の粘度は、形成される光透過層１２の厚さを考慮して、３００ｃｐｓ以上３０００ｃｐｓ以下とする。

ここで、基板１０の内周部、例えば半径２５ｍｍの位置に紫外線硬化樹脂を滴下し、平均膜厚１００μｍになるように回転延伸させると、遠心力と粘性抵抗との関係から、光透過層１２の厚さに内外周差が生じる。この量は３０μｍ以上にもなる。
この光透過層１２の厚さの内外周差の発生を回避するためには、紫外線硬化樹脂を滴下する際に、基板１０の中心孔１３を何らかの手段を用いて埋め、この上から紫外線硬化樹脂を滴下し回転延伸させて硬化させた後、最後に中心孔１３を穿設することが有効である。

例えば、０．１ｍｍ厚みのポリカーボネートのシートを、直径３０ｍｍの円形に加工し、基板１０の中心孔１３の部分に接着した後、紫外線硬化樹脂を滴下し回転延伸させて硬化させた後、接着したシートを打ち抜く。この方法によれば、光透過層１２の厚さの内外周差を１０μｍｐ−ｐ以内にすることができる。

また、図１１で説明したように、基板最外周部に紫外線硬化樹脂の盛り上がり部分１４が発生する。よって、この樹脂盛り上がり部分１４を除去するために、以下に示す方法で光透過層１２を形成する。
即ち、図３及び図４に示すように、紫外線硬化樹脂が塗布された基板１０の上方に、樹脂盛り上がり部分１４のみに紫外線Ｕが照射されないように樹脂盛り上がり部分１４を覆うリング状のマスク３０を設置する。この状態で基板１０に紫外線Ｕを照射すると、樹脂盛り上がり部分１４以外の部分にある紫外線硬化樹脂が硬化することになる。

その後、基板１０を再び例えば４５００ｒｐｍで回転させると、図５に示すように、未硬化の樹脂盛り上がり部分１４の紫外線硬化樹脂は基板１０の周縁外に振り切られることになる。そこで、その部分の紫外線硬化樹脂の高さが、既に硬化している紫外線硬化樹脂の高さと等しくなるまで回転させた後、樹脂盛り上がり部分１４が存在していた部分に紫外線Ｕを照射して紫外線硬化樹脂を硬化させることで、基板１０の全面にわたって均一な厚みの光透過層１２を形成することができる。

ここで、マスク３０の材料としては、紫外線Ｕを透過させない、例えばステンレス（ＳＵＳ３０４等）の金属が好適である。
また、マスク３０の形状としては、樹脂盛り上がり部分１４のみに紫外線Ｕが照射されないように樹脂盛り上がり部分１４を覆うような形状であれば良い。例えば、基板１０の径が１２０ｍｍのときは、マスク３０の内径を１１６ｍｍ〜１１８ｍｍ、マスク３０の外径を１２０ｍｍ以上とする。また、樹脂盛り上がり部分１４が、マスク３０の内周部を回り込んでくる紫外線Ｕに照射されることを防ぐため、図５に示すように、マスク３０の内周部を樹脂盛り上がり部分１４側に折り曲げるようにする。

また、マスク３０の設置位置は、塗布された紫外線硬化樹脂に接触しない範囲で、可能な限り基板１０に接近させることが望ましい。例えば、マスク３０の最下部と紫外線硬化樹脂との距離が２ｍｍとなるようにマスク３０を設置した。

ここで、図６に示すように、特にスキューの発生を軽減するためのスキュー補正部材１５として紫外線硬化樹脂を、基板１０上であって光透過層１２が形成されている側の面と反対側の面に塗布することが有効である。この場合、スキュー補正部材１５は、光透過層１２と同じ材料を用いても良いし、または、光透過層１２の材料よりも硬化収縮率の高い材料を用いても良い。

また、上記のような高記録密度の光ディスクに情報を記録再生するためには、高開口数の対物レンズを有した光学ピツクアップが必要となるが、対物レンズのワーキングディスタンスを従来の距離に対して狭くすることが必要となる。従って、対物レンズが光透過層１２に衡突して傷つけてしまうおそれがある。これを防止するために、光透過層１２の表面の硬度を高くしたり、図７に示すように、この光透過層１２上に所定の硬度を有する光透過性表面層１６を形成することが有効である。また、光透過性表面層１６に帯竃防止性能を付加させても良い。

尚、上述した実施形態では高記録密度の光ディスクを例にして説明したが、図８に示すように、基板１０上に中間層２１を間に挟んで第１の記録層２２及び第２の記録層２３が形成された多層構造の光ディスクについも適用可能である。
また、図９に示すような最終的に得る基板２４の半分の厚みの２枚の基板２５、２６を貼り合わせた構造の光ディスクについも適用可能である。

さらに、図１０に示すように、１枚の基板２７の両面に記録層２８、２９と光透過層１２が形成された構造の光ディスクについも適用可能である。
即ち、スピンコート法で光透過層（保護膜）が形成されるディスク状記録媒体に対して適用可能である。

この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す第１の工程図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す第２の工程図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す第３の工程図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す第４の工程図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態を示す第５の工程図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態が適用可能な光ディスクの第２の例を示す概略断面図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態が適用可能な光ディスクの第３の例を示す概略断面図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態が適用可能な光ディスクの第４の例を示す概略断面図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態が適用可能な光ディスクの第５の例を示す概略断面図。 この発明の光ディスク製造方法の実施形態が適用可能な光ディスクの第６の例を示す概略断面図。 従来の光ディスク製造方法により発生する問題点を示す概略断面図。

符号の説明

１０ 基板
１１ 記録層
１２ 光透過層
１４ 樹脂盛り上がり部分
３０ マスク

Claims (12)

1. 複数の記録層が形成された基板を回転させて前記記録層上に光硬化樹脂を塗布し、前記光硬化樹脂に光を照射し、前記光硬化樹脂を硬化させて光透過層を形成する光ディスク製造方法において、
   前記光硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、
   基板最外周部に発生する前記光硬化樹脂の盛り上がり部分に光が照射されないようにマスクにより覆い、
   前記光硬化樹脂に前記光を照射し前記盛り上がり部分以外の部分の光硬化樹脂を硬化させ、
   未硬化の前記盛り上がり部分の光硬化樹脂を回転によって、前記基板の周縁外へ振り切り、
   前記盛り上がり部分に光を照射して光硬化樹脂を硬化させることを特徴とする光ディスク製造方法。
2. 前記基板の中心孔を塞ぎ、塞がれた中心孔の上から紫外線硬化樹脂を滴下して回転延伸させて硬化させた後に前記中心孔を開けることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク製造方法。
3. 前記光透過層上に光透過性表面層が形成された請求項１に記載の光ディスク製造方法。
4. 前記光透過性表面層が帯電防止機能を有する請求項３に記載の光ディスク製造方法。
5. 前記基板上に中間層が形成され、前記中間層を挟んで記録層を多層構造とした請求項１に記載の光ディスク製造方法。
6. 前記基板の両面に記録層および光透過層をそれぞれ有する請求項１に記載の光ディスク製造方法。
7. 複数の記録層が形成された基板を回転させて前記記録層上に光硬化樹脂を塗布し、
   前記光硬化樹脂に光を照射し、前記光硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、
   基板最外周部に発生する前記光硬化樹脂の盛り上がり部分に光が照射されないように、前記盛り上がり部分をマスクにより覆い、
   前記光硬化樹脂に前記光を照射し前記盛り上がり部分以外の部分の光硬化樹脂を硬化させ、
   未硬化の前記盛り上がり部分の光硬化樹脂を回転によって、前記基板の周縁外へ振り切ることで形成されていることを特徴とする光ディスク。
8. 前記光透過層上に光透過性表面層が形成された請求項７に記載の光ディスク。
9. 前記光透過性表面層が帯電防止機能を有する請求項８に記載の光ディスク。
10. 前記基板上に中間層が形成され、前記中間層を挟んで記録層を多層構造とした請求項７に記載の光ディスク。
11. 前記基板の両面に記録層および光透過層をそれぞれ有する請求項７に記載の光ディスク。
12. 前記基板の中心孔を塞ぎ、塞がれた中心孔の上から紫外線硬化樹脂を滴下して回転延伸させて硬化させた後に前記中心孔を開けることを特徴とする請求項７に記載の光ディスク。

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