JP3680057B2 - 記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、レーザ光を用いて、情報の記録または再生が可能な情報記録媒体において、２枚の成形基板を紫外線硬化樹脂により貼り合わせる光ディスク及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは、ＣＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭに代表される再生専用型、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒに代表される１回追記型、コンピュータの外付けメモリや録再ビデオに代表される書き換え可能型などがある。
【０００３】
近年、光ディスクは情報関連及び放送関連機器で求められる記録容量の急激な増加に対応するため容量の増大が求められている。そのため、記録密度を上げる目的で、レーザ波長の短波長化（集光スポット径の小径化）や超解像技術の利用等の研究が進められる一方、トラックピッチ、マークピットピッチを詰めるために、電子ビーム露光等のマスタリング技術が検討されている。
【０００４】
今日、広く利用されているＤＶＤ規格のディスクは、ポリカーボネート樹脂を射出成形して作製した０．６ｍｍ厚の成形基板に反射膜や記録膜を成膜した後、紫外線硬化樹脂（以下ＵＶ樹脂）等を用いて貼り合わせることで、厚さを１．２ｍｍとしている。
【０００５】
貼り合わせに先だって、ディスクの貼り合わせ面に、ＵＶ樹脂を塗布するために、例えばスピナーを用いるスピンコート法が用いられることが多い。しかし、スピンコート法では、遠心力により貼り合わせ面上を拡散されるＵＶ樹脂がディスクの端部（外周）で、表面張力により盛り上がり、厚さの均一なＵＶ樹脂層が得られないことが知られている。
【０００６】
このため、スピンの後、盛り上がり部（外周部）をマスクにより覆って光硬化性樹脂に光を照射して外周部を除いた領域を硬化させた後、外周部の樹脂を除去し、その後残った光硬化性樹脂を硬化させる方法が既に提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−７３６９１号公報（抄録Ａ）（請求項１、図３、図４、図５、（２）頁右欄第１０行ないし同第２４行
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＤＶＤ規格のディスクにおいては、さらなる容量の増大のために、２枚の成型基板を貼り合わせたディスクが用いられている（ＤＶＤ２層ディスク）。
【０００９】
従って、ＵＶ硬化樹脂よりも奥側、すなわち光源からの光がＵＶ硬化樹脂層を透過することが不回避である。このため、奥側の記録層から得られる信号の強度に影響が出ないように、ＤＶＤ２層ディスクでは、ＵＶ樹脂層厚（すなわち中間層厚）は、５５±１０μｍと規格に定められている。
【００１０】
スピナーにより塗布されるＵＶ硬化樹脂の粘度を抑えることにより、ＵＶ硬化樹脂層の厚さは均一化されるが、反面センター孔内にはみ出して、クランプ孔の精度が得られなくなる問題ある。また、はみ出したＵＶ硬化樹脂がディスク表面にまで回り込んだ場合には、事実上、廃棄せざるを得ない問題がある。
【００１１】
一方、スピナーの回転数を増大させ、あるいはスピナーによる回転の前にＵＶ硬化樹脂を配置する位置をセンター孔から遠ざけるとセンター孔付近の接着強度が不足し、あるいは気泡が生じることで、ディスク（クランプ孔）の機械特性が低下する問題がある。
【００１２】
なお、センター孔の機械特性が低下すると、クランプエリアの平滑性が不足し、ディスクの周方向で、面ぶれ加速度やチルト量等が不均一なる問題が生じる。
【００１３】
この発明の目的は、記録媒体に所定厚さの樹脂層を形成する樹脂層の形成方法および樹脂層を用いて貼り合わせられた記録媒体の端部の接着強度を向上させることである。
【００１４】
【問題を解決するための手段】
この発明は、中心孔があり、少なくとも紫外線を透過可能な基板を紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせる工程を有する記録媒体の製造方法において、前記紫外線硬化樹脂が、Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１の樹脂が内側に位置されて、同一工程により拡散されることを特徴とする記録媒体の製造方法を提供するものである。
【００１５】
またこの発明は、中心孔を有する第１の基板と、中心孔を有し、前記第１の基板に、前記中心孔が一致されて積層される第２の基板と、Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１および第２の基板間に位置され、前記第１の樹脂が内側に位置されて、同一工程により拡散され、硬化により前記第１の基板と前記第２の基板を接着する紫外線硬化樹脂と、を有することを特徴とする記録媒体を提供するものである。
【００１６】
さらにこの発明は、所定の径の開孔が回転中心に設けられ、その開孔の周りに、所定のパターンが転写され、そのパターンに金属層が形成されている第１の基板と、所定の径の開孔が回転中心に設けられ、その開孔の周りに、所定のパターンが転写され、そのパターンに所定の波長の光が透過可能な材料の薄層が形成されている第２の基板と、前記第１の基板の上記金属層と前記第２の基板の上記所定の波長の光が透過可能な材料の薄層との間に設けられ、Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１の樹脂が内側に位置された樹脂材料層と、からなる記録媒体を提供するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１８】
図１は、成型された２枚の樹脂基板が貼り合わせられた高密度の情報の記録が可能な光ディスクを示す概略図である。
【００１９】
図１に示されるように、光ディスク１は、第１の透明基板（下側基板）１１と第１の透明基板に対向されて貼り合わせられている第２基板（上側基板）２１とからなる。
【００２０】
両基板１１，２１間には、所定波長の紫外線（以下、ＵＶと呼称する）が照射されることで硬化する光硬化性樹脂（以下、ＵＶ樹脂と呼称する）が所定厚さに塗布されて硬化されたＵＶ樹脂層３１が形成されている。
【００２１】
なお、２枚の基板には、記録／再生装置による情報の記録または再生において利用される図示しない物理情報や案内溝等が予め形成され、さらに記録層として利用可能が金属材料の薄層すなわち記録層１２，２２、反射層として利用可能な金属材料の薄層すなわち反射層２３、および図示しない層間保護層やカバー層等が順に積層されている。
【００２２】
また、ＵＶ樹脂層３１は、下側基板１１と上側基板２１とが貼り合わせられた状態で光ディスク１のセンター孔（中心孔）１ａの側に定義され、記録層１２と記録層２２よりも内側の第１の領域３１−１では、両基板１１，２１の基材と直接接するように形成され、中心孔１１ａの強度を高めるために有益である。
【００２３】
一方、ＵＶ樹脂層３１のうちの概ね記録層１２と記録２２との間の（外周部を含む）領域３１−２では、半径方向に均一な厚さが与えられている。
【００２４】
図２は、図１に示した光ディスクを製造する方法およびその工程を説明する概略図である。
【００２５】
図２（ａ）に示されるように、スピナー１０１のディスク保持テーブル１１１に、下側基板１１がセットされる。なお、下側基板１１には、図示しないピット（物理情報）やランド／グルーブ（案内溝）が、図示しないスタンパにより予め転写され、その転写面に、全反射の金属薄膜、例えばＡｌ膜が、所定膜厚に成膜されている。
【００２６】
続いて、図２（ｂ）に示されるように、スピナー１０１の第１のノズル１２１から、所定量のＵＶ硬化樹脂が所定量供給される。なお、第１のノズル１２１からは、粘性（粘度）の高い第１の樹脂３１ａが供給される。この場合、スピナー１０１のディスク保持テーブル１１１は、図示しないモータの回転により、概ね３０ｒｐｍの速度で回転される。また、第１の樹脂の粘度は、例えば５０００ＣＰＳ程度であるが、ディスク保持テーブルの回転数と以下に説明する第２の樹脂の粘度との組み合わせにより、５００ないし１００００ＣＰＳ程度の粘度の樹脂から、任意に選択できる。
【００２７】
第１のノズル１２１から供給される第１の樹脂３１ａは、好ましくは、下側基板１１の最内周（光ディスク１の中心孔１ａの最外周になる）と記録層１２との間の領域に、少なくとも下側基板１１（光ディスク１）の１周分供給される。なお、第１のノズル１２１は、例えばＤＶＤ規格のディスク（外径１２０ｍｍ）を作成する場合には、中心から２１ｍｍ付近に位置される。このとき、上側基板セット時にセンター孔から樹脂が漏れることを防げる。
【００２８】
次に、図２（ｃ）に示されるように、第２のノズル１３１から、下側基板１１の記録層１２の内周端付近であって、図２（ｂ）において、第１の樹脂３１ａが供給された領域の僅かに外側の領域に、第１の樹脂に比較して粘性が１／３ないし１／５程度の粘性の低い第２の樹脂３１ｂが供給される。なお、ディスク保持テーブル１１１は、概ね３０ｒｐｍで回転される。また、第２樹脂の粘度は、例えば４００ＣＰＳ程度であるが、ディスク保持テーブルの回転数と前に説明した第１の樹脂の粘度との組み合わせにより、１００ないし１０００ＣＰＳ程度の粘度の樹脂から、任意に選択できる。
【００２９】
なお、第２のノズル１３１は、例えばＤＶＤ規格のディスクを作成する場合には、中心から２３ｍｍ付近に位置される。また、第２の樹脂３１ｂは、少なくとも下側基板１１（光ディスク１）の１周分、第１の樹脂３１ａとの間に気泡が生じることの無いように、供給される。従って、第１の樹脂３１ａと第２の樹脂３１ｂとが混じり合うことは、全く問題ない。
【００３０】
続いて、図３（ａ）に示す通り、第１および第２の樹脂３１ａ，３１ｂが供給された下側基板１１上に、上側基板の最内周（光ディスク１の中心孔１ａの最外周を規定する部分）が一致するよう、上側基板２１がセットされる。この場合、上側基板２１の記録面２２が第１および第２の樹脂３１ａ，３１ｂの側に向けられることは言うまでもない。このとき、上側基板２１の重量がＵＶ樹脂層３１に掛かるが、中心孔の近傍には、粘度の高い樹脂が位置されているので、センター孔から樹脂が漏れることを防げる。なお、上部基板２２には、図示しないピット（物理情報）やランド／グルーブ（案内溝）が、図示しないスタンパにより予め転写され、その転写面に、半透過の金属膜、例えばＡｕ膜やＡｇ膜が所定の厚さに成膜されている。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、例えば２５００ｒｐｍによるディスク保持テーブル１１１が振り切り回転数で回転されることにより、両基板１１，２１間に所定の厚さに供給されたＵＶ樹脂の厚さが均一化される。
【００３２】
以下、図３（ｃ）に示すように、図示しないＵＶ照射装置から所定波長のＵＶ光が照射されることで、図１を用いて前に説明した光ディスク１が形成される。
【００３３】
このようにして形成された光ディスク１においては、ＵＶ樹脂層の厚さが一定で、しかもクランプエリアも樹脂が十分充填されるとともに、第１および第２の基板に設けられている中心孔の径よりも大きな径の範囲で硬化されていることから、ディスクのチルト特性も改善される。また、ＵＶ樹脂３１が、均一に基板１１と２１との間に充填されるため、ディスクの経時変化が小さくなり、ディスクの寿命が伸びる。
【００３４】
ところで、図１に示した光ディスク１に利用されているＵＶ樹脂層３１の粘度は、硬化後に光ディスク１の半径位置と対応させて採取したサンプルを、例えばＸ線光電子分光分析や赤外分光法等により得られる波長データで容易に解析可能である。
【００３５】
なお、上記の方法で作成した試作ディスクＡのＵＶ層厚をＤｒ．ｓｃｈｅｎｋ測定機で調べた。リファレンスとして、低粘度樹脂１種類のみで作製したディスクＢと内周から外周までのＵＶ層厚を比較した結果を、表１に示す。
【表１】
Figure 0003680057
【００３６】
表１から明らかなように、ディスクＢでは、内周から外周に向かってＵＶ層厚が徐々に厚くなっていくのに対して、ディスクＡでは、半径位置によるＵＶ層厚の差が小さくなっていることが認められる。
【００３７】
さらに、ディスク１周内でのＵＶ層厚のバラツキ（偏位）は、特に、内周部において、ディスクＡが小さく押さえられている。
【００３８】
なお、上記２種類のディスクのチルトを、アドモンサイエンス社の機械特性評価機を用いて測定した結果を、表２に示す。
【００３９】
【表２】
Figure 0003680057
【００４０】
表２から明らかなように、ディスクＡは、ディスクＢに比べ、ラジアル（周方向）、タンジェンシャル（径方向）のいずれのチルトも低減されていることが認められる。特に、内周におけるディスク１周内でのチルト変動は、１／２程度まで抑圧できる。
【００４１】
このことは、線速一定の記録／再生方式においては、回転数が外周部よりも高くなる内周部に関し、フォーカシング／トラッキングのためのサーボ制御が厳しくなるため、安定した記録／再生に有益である。
【００４２】
なお、本発明で用いた紫外線硬化樹脂の種類は、ラジカル重合により硬化が促進されるアクリル系樹脂であるが、樹脂の粘度が条件を満たしていればカチオン重合型のエポキシ系樹脂でも問題無く利用できる。
【００４３】
また、上述した実施の形態では、厚さが０．６ｍｍの基板を貼り合わせる例を説明したが、例えば厚さが１．１ｍｍの基板に厚さが０．１ｍｍのカバー層を貼り合わせる場合においても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００４４】
なお、この発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形・変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよく、その場合、組み合わせによる効果が得られる。
【００４５】
また、低粘度樹脂と高粘度樹脂の粘度の組み合わせも、上述した範囲、かつスピナーのテーブルの回転数との組み合わせにより、任意に選択できる。
【００４６】
例えば、高粘度樹脂および低粘度樹脂のそれぞれがアクリル系樹脂である場合の組み合わせを、ａ）高粘度樹脂の粘度（ｃｐｓ）、ｂ）低粘度樹脂の粘度（ｃｐｓ）、ｃ）振り切り回転時のテーブル回転数（ｒｐｍ）の順に示すと、
１） a)5000，b)1000，c)6000
２） a)3000，b) 500，c)2500
３） a)5000，b) 250，c)2000
等の組み合わせにおいて、樹脂層の厚さが中心孔付近からディスク端部までの間で概ね均一で、光学特性が安定な光ディスクが得られる。
【００４７】
また、中心孔の機械強度を容易に確保可能でありながら、中心孔の内側から樹脂が回り込んでディスクが使用不能となることが低減できる。
【００４８】
さらに、スピナー回転時に、基板のセンター孔（中心孔）より混入する気泡を遮断でき、平坦なクランプエリアを確保できる。これにより、情報の再生が安定に出来る。また、ディスクの外観の品位も向上される。
【００４９】
上側基板セット時にセンター孔から樹脂が漏れることを防げる。
【００５０】
内周から外周にわたってＵＶ層厚を均一にすることが出来る。
【００５１】
ＵＶ層厚が一定になり、内周部のクランプエリアも樹脂が十分充填されることで、ディスクのチルト特性も改善される。
【００５２】
ＵＶ樹脂が均一に基板間に充填されるために、ディスクの経時変化が小さくなり、ディスクの寿命が伸びる。
【００５３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、貼り合わせディスクにおいて、下側基板と上側基板との間に位置される樹脂層の厚さが、中心孔付近からディスク端部まで概ね均一で、光学特性が安定な記録媒体が得られる。
【００５４】
また、中心孔の機械強度を容易に確保可能でありながら、中心孔の内側から樹脂が回り込んでディスクが使用不能となることが抑止されるので、歩留まりが向上される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態である光ディスクを説明する概略図。
【図２】 図１に示した光ディスクを製造する工程を説明する概略図。
【図３】 図２に示した光ディスクを製造する工程に引き続く工程を説明する概略図。
【符号の説明】
１…光ディスク、１ａ…中心孔、１１，２１…基板、１２，２２…薄層、３１…ＵＶ硬化樹脂層、３１ａ…高粘度樹脂（ＵＶ硬化樹脂）、３１ｂ…低粘度樹脂（ＵＶ硬化樹脂）。

Claims (3)

  1. 中心孔があり、少なくとも紫外線を透過可能な基板を紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせる工程を有する記録媒体の製造方法において、
    前記紫外線硬化樹脂が、Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１の樹脂が内側に位置されて、同一工程により拡散されることを特徴とする記録媒体の製造方法。
  2. 中心孔を有する第１の基板と、
    中心孔を有し、前記第１の基板に、前記中心孔が一致されて積層される第２の基板と、
    Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１および第２の基板間に位置され、前記第１の樹脂が内側に位置されて、同一工程により拡散され、硬化により前記第１の基板と前記第２の基板を接着する紫外線硬化樹脂と、
    を有することを特徴とする記録媒体。
  3. 所定の径の開孔が回転中心に設けられ、その開孔の周りに、所定のパターンが転写され、そのパターンに金属層が形成されている第１の基板と、
    所定の径の開孔が回転中心に設けられ、その開孔の周りに、所定のパターンが転写され、そのパターンに所定の波長の光が透過可能な材料の薄層が形成されている第２の基板と、
    前記第１の基板の上記金属層と前記第２の基板の上記所定の波長の光が透過可能な材料の薄層との間に設けられ、Ｘ線光電子分光分析や赤外分光法等により、粘度が計測可能な第１の粘性の第１の樹脂とこの第１の樹脂の前記第１の粘性に比較して１／３ないし１／５の粘性の第２の樹脂からなり、前記第１の樹脂が内側に位置された樹脂材料層と、
    からなる記録媒体。
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