JP3865438B2 - 光ディスク - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク、例えば、相変化型光記録ディスク等の書き換え可能型光記録ディスク、追記型光記録ディスク、再生専用光ディスク等に関する。
【０００２】
【従来の技術】
市販されているレーザーディスク（ＬＤ）や５．２５インチ光磁気ディスクは、厚さ１．２mmの樹脂基板表面に情報担持部を設け、この情報担持部が内封されるように接着層で貼り合わせた構成となっている。接着層には、主としてホットメルト型接着剤が使用されている（特開昭５８−６５３６号公報等）。また、コンパクトディスク（ＣＤ）では、厚さ１．２mmの樹脂基板の情報担持部上に、反射膜と樹脂保護膜とを設けただけの単板構成となっている。
【０００３】
ところが最近、光ディスクの情報担持密度を高くするためにレーザービームを絞り込む必要性から、厚さ０．６mmの樹脂基板が実用化されようとしている。樹脂基板の厚さが従来の半分になる結果、樹脂基板の機械的強度は１／４となるため、ＣＤのように単板で使用することはできない。このため、ＬＤ等で採用されているように２枚の樹脂基板を貼り合わせる構成とすることが提案されている。
【０００４】
厚さ０．６mmの樹脂基板を貼りあわせた光ディスクは、情報担持密度が極めて高く、ＣＤと同等の小径でありながら大容量であるため、デジタルビデオディスクとして使用されようとしている。そして、小径であるために自動車内での使用も考えられている。
【０００５】
しかし、自動車内での使用を考えた場合、高温、振動等の車内環境に対する対策が必要である。例えば、直射日光にさらされた場合、車内は８０℃以上の温度となることがあるため、基板の貼り合わせに用いる接着剤には耐熱性が高いことが要求される。光ディスク分野で一般的に使用されている従来のホットメルト型接着剤は、高温の環境では柔らかくなって接着力が低下するため、光ディスクの機械的強度が劣化するという問題がある。
【０００６】
耐熱性の高い接着剤としては、例えば特開昭６１−１１０３５０号公報に記載されているような反応硬化型の接着剤が挙げられる。反応硬化型の接着剤は、いったん硬化してしまうと環境温度が上がってもホットメルト型接着剤のようには柔らかくならないため、耐熱性が良好である。反応硬化型の接着剤としては、短時間で硬化することから主として紫外線硬化型の接着剤が用いられている。
【０００７】
しかし、耐熱性の良好な接着剤を用いた光ディスクは、振動に対する安定性が悪いことがわかった。耐熱性の良好な接着剤は室温付近でのヤング率が高いため、回転中の光ディスクに振動が加わった場合、接着層が振動を吸収することができず、振動に伴なって光ディスクには面振れが生じ、記録再生時、特に記録の際に問題が生じる。特に、厚さに対する直径の比率が大きい基板を用いた場合には、振動の影響を受けやすくなる。
【０００８】
なお、ホットメルト型接着剤でも融点の高いものは耐熱性が良好であるが、この場合にも、やはり振動に対する安定性が悪くなることがわかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、厚さに対する直径の比率が大きい樹脂基板を貼り合わせた構成をもつ光ディスクにおいて、耐熱性と耐振動性とを共に改善することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
このような目的は下記の（１）〜（５）のいずれかの構成によって達成される。
（１）一対の樹脂基板を有し、少なくとも一方の樹脂基板に情報担持部が設けられており、この情報担持部が内封されるように、前記一対の樹脂基板が接着層により接着されており、
樹脂基板の厚さをｔ、その直径をφとしたとき、各樹脂基板のφ／ｔが１８０以上であり、
前記接着層の２０℃におけるヤング率が０．１kgf/mm２ 超１kgf/mm２ 以下であり、かつ２０℃における力学的損失係数 tanδが１．５〜３．０である光ディスク。
（２）前記接着層がホットメルト型接着剤から構成されている上記（１）の光ディスク。
（３）前記接着層が粘着剤から構成されている上記（１）の光ディスク。
（４）前記接着層が常温硬化型接着剤から構成されている上記（１）の光ディスク。
（５）前記接着層が紫外線硬化型接着剤から構成されている上記（１）の光ディスク。
【００１１】
【作用および効果】
耐熱性の高い接着剤は、上述したように室温付近でのヤング率が高い。一方、自動車内を想定した振動環境において、各種の接着剤で樹脂基板を貼り合わせた光ディスクを回転させて安定性を検討した結果、室温付近でのヤング率が高い接着剤では回転の安定性が低いが、室温付近でのヤング率が低い接着剤は振動を吸収するため、回転安定性向上に寄与することがわかった。また、常温付近での力学的損失係数 tanδが小さいと振動吸収が不十分となり、一方、 tanδが大きいと耐熱性が不十分となることがわかった。
【００１２】
そこで本発明では、接着剤の物性を上記のように限定することにより、耐熱性と耐振性とを共に満足できるものとし、上記目的を達成した。
【００１３】
特開平２−２９２７４５号公報、同２−２９２７４６号公報では、ホットメルト型接着剤の物性を規定している。しかし、これらのホットメルト型接着剤は、物性が本発明範囲を外れており、耐熱性が不十分である。
【００１４】
なお、本発明における情報担持部とは、ＣＤ等の再生専用光ディスクのピット形成面のように情報を予め担持しているものと、光記録ディスクの記録膜との両方を指すものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
＜接着層＞
接着層は、２０℃におけるヤング率が０．１kgf/mm２ 超１kgf/mm２ 以下、好ましくは０．１２〜１kgf/mm２ であり、２０℃における力学的損失係数 tanδが０．６〜５．０、好ましくは１．５〜３．０である。ヤング率が低すぎるか tanδが大きすぎると、耐熱性が不十分となり、高温環境下での使用の際に光ディスクに反りが生じやすくなる。具体的には、高温環境において接着層が柔らかくなりすぎるため、光ディスクが自重によりたわんだときに両樹脂基板間にずれが生じる。そして、常温に戻ったときには接着力も戻るため、たわみが固定化されてしまう。一方、ヤング率が高すぎるか tanδが小さすぎると、振動吸収が不十分となる。
【００１７】
ヤング率および力学的損失係数 tanδは以下のようにして測定する。接着剤を、例えば離型紙上にロールコータ等を用いて厚さ１００〜５００μm となるように塗布する。硬化が必要なものについては、光ディスク作製時と同条件で硬化する。硬化後、接着剤を離型紙から剥離して接着層サンプルとする。このサンプルについて、粘弾性測定装置を用い、強制振動法により加振周波数１０Hz（正弦波）で測定する。
【００１８】
接着層を構成する接着剤は特に限定されず、例えば、ホットメルト型接着剤、紫外線硬化型接着剤、常温硬化型接着剤等のいずれであってもよく、粘着剤であってもよい。
【００１９】
ホットメルト型接着剤のベースポリマーとしては、常温で粘着性を有するものであれば特に制限はないが、熱可塑性ブロック共重合エラストマーを用いることが好ましい。熱可塑性ブロック共重合エラストマーのブロック構成要素としては、ポリスチレン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、エチレン−ブチレン共重合体等が好ましく、これらの１種以上を用いることが好ましい。特に、分子量２０００〜１２５００程度のポリスチレンと、分子量１０００〜２５００００程度のポリブタジエン、ポリイソプレンまたはエチレン−ブチレン共重合体とのブロック共重合エラストマーであることが好ましい。また、ブロック共重合エラストマーの分子量は３０００〜５０万程度であることが好ましい。ベースポリマーには、これらの熱可塑性ブロック共重合エラストマーの他、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム等の合成ゴム、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−ビニルアセテート共重合体等のポリオレフィンやポリオレフィン系共重合体などの１種以上が必要に応じて含有されることが好ましい。
【００２０】
なお、後述する紫外線硬化性成分を含むホットメルト型接着剤は、ホットメルト型接着剤としての使用が可能である他、紫外線や電子線等の照射により重合させることも可能である。
【００２１】
紫外線硬化型接着剤は、少なくとも紫外線硬化性成分と光重合開始剤とを含む。紫外線硬化性成分としては、紫外線や電子線に対する感応性を示す二重結合を有するアクリロイル基を１分子中に少なくとも１つ有する飽和炭化水素系樹脂のオリゴマーが好ましい。このようなオリゴマーとしては、例えば、水添ポリブタジエン、ポリブテン、水添ポリイソプレン、ポリイソブチレン等の１分子中に少なくとも１つの水酸基またはカルボキシル基を含有する飽和炭化水素系樹脂オリゴマーのアクリレート、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレートまたはエステルアクリレートが好ましく、これらの１種以上を用いることが好ましい。硬化後の接着層の常温でのヤング率を低下させるには、例えば、紫外線硬化成分として長鎖アルキルやポリオールなどの長鎖分子をもつアクリレートモノマーやアクリレートオリゴマーを用い、成分中のこれらの比率を高くすればよい。長鎖分子の例としては、カプロラクトン変性２−ヒドロキシエチルアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧ）、イソデシルアクリレート、イソオクチルアクリレートなどが挙げられる。また、例えば、ポリオール構造をもつウレタンアクリレートオリゴマーを主体とした紫外線硬化成分を用いることによっても、常温でのヤング率を低下させることができる。光重合開始剤としては、紫外線や電子線等の照射によりラジカルを発生する通常の光重合開始剤を用いればよく、例えば、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン、ｐ−メトキシベンゾフェノン、ｐ−ブロモベンゾフェノン等のベンゾフェノン系、ベンジルメチルケタール、２，２−ジエトキシアセトフェノン、１，１−ジクロロアセトフェノン等のアセトフェノン系、２−クロロチオキサントン等のチオキサントン系、アントラキノン、フェナントラキノン等のキノン系、ベンジルジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のスルフィド系などが挙げられる。
【００２２】
粘着剤としては、アクリル系等のベースポリマーに、上記したような粘着付与剤、軟化剤、充填剤、老化防止剤、架橋剤等を添加したものを好ましく用いることができる。
【００２３】
上記したホットメルト型接着剤および粘着剤には、粘着付与剤が含有されることが好ましい。粘着付与剤としては、ロジン樹脂、クマロン樹脂、水添石油樹脂、水添テルペン樹脂、フェノール樹脂等の１種以上が好ましい。水添タイプの粘着付与剤は、相溶性が良好で、熱安定性に悪影響を与えず、また、吸水率が低いので耐食性への影響が小さい。また、さらに、必要に応じて軟化剤が含有されることが好ましい。軟化剤としては、プロセス油、パラフィン油、ポリブテン、ポリイソブチレン等の１種以上が好ましい。なお、可塑剤、ワックス、紫外線吸収剤、充填剤、老化防止剤等の添加剤を必要に応じて加えてもよい。
【００２４】
常温硬化型接着剤としては、シリコーンゴム系接着剤、２液混合型接着剤、接触硬化型接着剤などがあるが、本発明にはシリコーンゴム系接着剤が好適である。
【００２５】
上記各種成分を適宜選択して組み合わせることにより、接着層の物性を前記した範囲とすることができる。
【００２６】
接着剤の塗布には、ロールコータ等を用いればよい。接着剤は、一対の基板の一方だけに塗布してもよく、両方に塗布してもよい。塗布後、必要に応じて硬化を行う。また、粘着剤をシート化したものを基板に貼付した後、基板同士を貼り合わせる構成としてもよい。
【００２７】
接着層の厚さは、１０〜１００μm 、特に４０〜８０μm とすることが好ましい。接着層が薄すぎると接着力が不十分となりやすく、接着層が厚すぎると耐久性が不十分となりやすい。
【００２８】
＜光ディスクの構成＞
図１に、本発明の光ディスクの構成例として、光記録ディスクの１例を示す。同図に示される光記録ディスクは、一対のディスク半体１０を接着層２０により貼り合わせたものである。ディスク半体１０は、樹脂基板１１の表面に、少なくとも記録膜を含む膜積層体１２と、この膜積層体１２を被覆する保護膜１３を設けたものであり、両ディスク半体は、膜積層体１２が内封されるように接着されている。
【００２９】
樹脂基板は、記録光および再生光に対して透明なものである。樹脂基板の厚さをｔ、直径をφとしたとき、各樹脂基板のφ／ｔが１８０以上、特に２００以上であるとき、すなわち、厚さに対する直径の比率が大きいときに、本発明は特に高い効果を発揮する。なお、樹脂基板の形状は、ディスク状であり、その厚さは、通常、０．４〜１．２mm程度である。両樹脂基板は、通常、同一厚さとされる。樹脂基板の構成材料は特に限定されず、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、ポリメチルペンテン、ポリオレフィン等の各種樹脂から適宜選択すればよい。
【００３０】
記録膜の種類は特に限定されず、ＩｎＡｇＴｅＳｂ系、ＴｅＧｅＳｂ系等の相変化型記録膜、ＴｂＦｅＣｏ系、ＧｄＦｅＣｏ系等の光磁気記録膜、有機色素を含有する記録膜等のいずれであってもよい。相変化型記録膜や光磁気記録膜の両側には、Ｃ／Ｎの向上や記録膜の耐食性を向上させるために、酸化ケイ素、窒化ケイ素、硫化亜鉛等の各種誘電体の少なくとも１種を含む誘電体膜が通常設けられる。誘電体膜と保護膜との間には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ等やこれらを含む合金などからなる反射膜が通常設けられる。図示される膜積層体１２は、これら記録膜、誘電体膜、反射膜などから構成される。
【００３１】
保護膜は耐食性や耐擦傷性の向上のために設けられるものであり、種々の有機系の物質から構成されることが好ましいが、特に、紫外線硬化型化合物を含有する組成物を硬化させた物質から構成されることが好ましい。
【００３２】
本発明を再生専用光ディスクに適用する場合、ＣＤ等と同様に、樹脂基板にはピット等の情報担持部が設けられ、通常はその上に反射膜が設けられ、さらにその上に樹脂製の保護膜が設けられる。
【００３３】
図示例は両面記録型の光記録ディスクであるが、本発明は一方の樹脂基板にだけ情報担持部が設けられた片面型光ディスクにも適用することができる。片面型とした場合も、上記した両面型の場合と同様な効果を得ることができる。情報担持部を設けない樹脂基板（保護基板）は、情報担持部を設ける樹脂基板と同様な組成の樹脂から構成し、かつ厚さを同じとすることが好ましい。
【００３４】
なお、接着層に紫外線硬化型接着剤を用いる場合、一対のディスク半体を貼り合わせた後、紫外線や電子線を照射する必要がある。このため、樹脂基板側から照射した紫外線や電子線が接着層まで必要量到達できるように、記録膜や反射膜の厚さを適宜設定する。この場合、少なくとも一方のディスク半体が紫外線や電子線の透過が可能であればよいので、例えば、上記した保護基板を紫外線や電子線に対し不透明な材質から構成することもできる。
【００３５】
本発明の光ディスクは、通常、２００〜４０００rpm 程度の回転数で駆動される。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに詳細に説明する。
【００３７】
サンプル No. １０１（ホットメルト型接着剤）
直径１２０mm、厚さ０．６mmのポリカーボネート基板上に、スパッタ法により厚さ１００nmのＡｌ反射膜を形成した。この基板の厚さｔに対する直径φの比率φ／ｔを、表１に示す。基板の製造は射出成形により行い、同時にその表面にピットを形成した。次いで、反射膜上に、紫外線硬化型樹脂からなる厚さ２０μm の保護膜を形成し、ディスク半体とした。
【００３８】
次いで、それぞれ保護膜表面にホットメルト型接着剤を溶融塗布した２枚のディスク半体を接着し、光ディスクサンプルとした。ホットメルト型接着剤は、ポリスチレン−エチレンブチレン共重合体ブロック状熱可塑性エラストマー、両末端アクリロイル基（ウレタンアクリレートタイプ）含有水添ポリブタジエンオリゴマー、ポリイソブチレン、水添スチレン系粘着付与剤および光重合開始剤（ベンジルメチルケタール）を含有するものを用いた。接着層の厚さは５０μm とした。
【００３９】
サンプル No. １０２（常温硬化型接着剤）
シリコーンゴム系の常温硬化型接着剤｛東芝シリコーン製のＲＴＶシリコーンゴム（ＴＳＥ３９２）｝を用いた以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４０】
サンプル No. １０３（粘着剤シート）
接着層を粘着シートで構成した以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。この粘着シートには、一般的な粘着剤と同様に、アクリル系ベースポリマーおよび添加剤（粘着付与樹脂、軟化剤、充填剤、老化防止剤、架橋剤等）を含有する粘着剤であるが、重合度を上げて耐熱性を向上させたものを用いた。なお、粘着剤シートは一方の基板にだけ貼付した。
【００４１】
サンプル No. １０４（紫外線硬化型接着剤）
ウレタンアクリレートを主成分とし、光重合開始剤等の添加物を含有する紫外線硬化型接着剤を用い、紫外線による硬化を行った以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４２】
サンプル No. １０５（ホットメルト型接着剤）
サンプルNo. １０１と同寸法のポリカーボネート基板上に、下部誘電体膜、記録膜、上部誘電体膜、反射膜および保護膜を形成して、ディスク半体を作製した。基板の製造は射出成形により行い、同時にその表面にグルーブを形成した。記録膜は、ＩｎＡｇＴｅＳｂ系合金からなる相変化型のものとした。次いで、２枚のディスク半体を記録膜が内封されるように接着剤により接着し、光ディスクサンプルとした。接着剤は、サンプルNo. １０１と同じものを用いた。
【００４３】
サンプル No. ２０１（ホットメルト型接着剤）
ホットメルト型接着剤としてカネボーＮＳＣ社製ＡＫ−１を用いた以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４４】
サンプル No. ２０２（ホットメルト型接着剤）
ホットメルト型接着剤として東亜合成社製ＸＷ−１３を用いた以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４５】
サンプル No. ２０３（紫外線硬化型接着剤）
アクリル酸アクリレートを主成分とし、光重合開始剤等の添加物を含有する紫外線硬化型接着剤を用いた以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４６】
サンプル No. ２０４（ホットメルト型接着剤）
ポリスチレン−ポリイソプレン共重合体（分子量１０万）からなるホットメルト型接着剤を用いた以外はサンプルNo. １０１と同様にして作製した。
【００４７】
サンプル No. ２０５（ホットメルト型接着剤）
両基板の厚さを１．２mmとした以外はサンプルNo. ２０４と同様にして作製した。この基板のφ／ｔを表１に示す。
【００４８】
各サンプルの接着層の２０℃でのヤング率および力学的損失係数 tanδを、表１に示す。ヤング率および tanδは、以下のようにして測定した。接着剤を離型紙上にロールコータを用いて厚さ３００μm の層状に塗布し、紫外線硬化型樹脂ではサンプル作製の際と同じ条件で紫外線を照射して硬化させた。得られた接着剤層を離型紙から剥離し、岩本製作所製粘弾性スペクトロメータにより、加振周波数（正弦波）１０Hzで測定した。粘着剤については、厚さ３００μm の測定用シートを作製して、同様にして測定した。
【００４９】
各サンプルに対し、下記の試験を行った。
【００５０】
耐振性試験
サンプルをスピンドルモーターにセットし、自動車走行時を想定した振動を加えながらサンプルを１８００rpm で回転させて、回転に伴なうサンプル外周部の変位（回転軸に平行な方向の変位）を測定した。サンプルの変位は、光ピックアップのレンズのサーボによる変位から求めた。測定位置は、最外周トラック（中心からの距離５８mm）とした。振動は、１０Hz×１mmの低周波大振幅のものから１００Hz×１００μm の高周波小振幅のものまでが５分間で連続的に変化するものとした。結果を表１に示す。比較のために、振動を加えずに回転させたときの変位を初期値として表１に示す。
【００５１】
耐熱性試験
６０℃、３０％ＲＨの雰囲気中で、サンプルを１８００rpm で３００時間回転させた後、サンプルの平均反り角を測定した。結果を表１に示す。比較のために、耐熱性試験前のサンプルの平均反り角を初期値として表１に示す。
【００５２】
【表１】
Figure 0003865438
【００５３】
表１に示される結果から、本発明の効果が明らかである。接着層のヤング率および tanδが所定の範囲内にあるサンプルNo. １０１〜１０５（特に、好ましい範囲内にあるサン プル No. １０２〜１０４）では、耐振性試験において回転中の変位は若干増大したものの、記録再生に問題のない実用許容範囲に十分納まっており、接着層が外部の振動を吸収して変位を抑えたと考えられる。また、これらのサンプルでは、高温環境下で長時間回転させても反り角の増大は小さく、サンプルの機械精度の劣化が小さいことがわかる。
【００５４】
これに対し、接着層のヤング率および tanδの少なくとも一方が本発明範囲を外れるサンプルNo. ２０１〜２０４では、耐振性または耐熱性が実用に耐えないものとなっている。ただし、サンプルNo. ２０５では、φ／ｔの小さな基板を用いているため、耐熱性、耐振性に問題はない。この結果から、本発明は、φ／ｔの大きな基板に対して有効であることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の光ディスクの構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ ディスク半体
１１ 樹脂基板
１２ 膜積層体
１３ 保護膜
２０ 接着層

Claims (5)

  1. 一対の樹脂基板を有し、少なくとも一方の樹脂基板に情報担持部が設けられており、この情報担持部が内封されるように、前記一対の樹脂基板が接着層により接着されており、
    樹脂基板の厚さをｔ、その直径をφとしたとき、各樹脂基板のφ／ｔが１８０以上であり、
    前記接着層の２０℃におけるヤング率が０．１kgf/mm２ 超１kgf/mm２ 以下であり、かつ２０℃における力学的損失係数 tanδが１．５〜３．０である光ディスク。
  2. 前記接着層がホットメルト型接着剤から構成されている請求項１の光ディスク。
  3. 前記接着層が粘着剤から構成されている請求項１の光ディスク。
  4. 前記接着層が常温硬化型接着剤から構成されている請求項１の光ディスク。
  5. 前記接着層が紫外線硬化型接着剤から構成されている請求項１の光ディスク。
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