JP4144872B2 - フレキシブル光ディスク及びその製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、高記録密度のフレキシブル光ディスクおよびその製造方法に関するものであり、フレキシブル光ディスクについて、チルト（面振れ）の高周波領域でのフォーカスサーボの追従不良により生じるフォーカスエラーを低減して、記録再生品質を著しく向上させるものである。

光ディスクはリムーバブルであり且つ大容量であることから、記録再生用の記録媒体として広く普及している。通常は、１.２又は０.６ｍｍのポリカーボネート基板に転写層を成膜して、この転写層に情報を記録し、これを再生するものである。記録、再生のためには記録面上に光を集光する必要があり、光ピックアップに対する記録面の位置精度が必要である。そこで、基板を平坦にし且つ剛性を持たせ、さらに、光ピックアップにサーボをかけることにより上記位置精度を出している。
光ディスクの記録容量を高めるために対物レンズの開口数（ＮＡ）を上げたりレーザー光を短波長化して、光スポットを更に小径化する研究開発が進められている。他方、対物レンズの開口数（ＮＡ）を上げるためには、基板のチルト（面振れ）を小さくする必要があるので、製造基板の平面精度を高めること、ピックアップにチルト（面振れ）サーボを搭載すること、又は転写層上に０．１ｍｍ程度の薄いカバー層を設けて、このカバー層側から記録再生すること等により、チルト（面振れ）マージンを拡大することが行われている。
光ディスク基板のチルト（面振れ）を小さくすることは、材料や製法の工夫により達成可能であるが、しかし、光ディスクの製造コストが高くなる。また、光ピックアップにチルト（面振れ）サーボを搭載することも同様に、光ピックアップのコストを高くする。
また、基板を通さずに転写層側から再生するものにおいても、転写層面と対物レンズの距離が０.１ｍｍ程度しか確保できないため、回転する通常の剛体光ディスクと対物レンズとの衝突を防ぐために、面振れを小さくし、且つ光ディスクのチャッキング装置のチャッキング精度を高くする必要がある。しかし、これらも光ディスクや記録、再生装置のコストを高くするものである。

そこで、剛体の光ディスクの機械的な平面精度を高くするのではなく、光ディスクを可撓性にして、その記録再生面と反対側であって、且つ光ピックアップの対物レンズと反対側にガイドを設けることにより、この可撓性光ディスクを対物レンズとガイドで挟んだ状態にして、当該光ディスクの回転によって該ディスクをガイドから空気力学的に浮上（ベルヌーイ浮上；非接触）させ、これによって、対物レンズに対する記録面の位置を安定化させ、そのチルトを限りなく０に近付けるものも研究開発されている。
上記可撓性ディスクの面振れを低減できる原理は、次の(１)〜(４)の総和により決定される。
(１) ガイドがディスクを空気力学的に押し下げる力
(２) ディスクが弾力的に反発する力
(３) ガイドとディスク間の圧力場
(４) ディスクの遠心力
上記(４)はディスク回転数により決まり、上記(３)はガイドとディスク間のギャップ量により決まる。また、上記(１)と(２)は釣り合う関係にあり、上記(２)は、ディスクの剛性と上記(１)を吸収する内部損失がパラメーターとして寄与してくる。よって、これらのパラメーターを管理する必要がある。

上記可撓性光ディスク（フレキシブル光ディスク）の基板を作製するための従来工法として、ＰＥＴフィルムなどのフレキシブルシート表面に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を塗布してスタンパの微細凹凸パターンを転写しこれを熱硬化させ、その後、転写層を成膜する熱プレス法や、同じくフレキシブルシート表面に紫外線硬化型樹脂を塗布してスタンパの微細パターンを転写し、紫外線硬化させてから転写層を成膜する２Ｐ（Photo Polymerization）法（特許第２９４２４３０号公報）や、可撓性有機物シートを軟化点以上に加熱し、スタンパを圧着させて転写して後、冷却してシートとスタンパを剥離する方法（特開平６−６０４２３号公報）などがある。

また、例えば、特開平１１−２７３１４７号公報に記載されている従来技術は、透明フィルムを熱圧着するダイレクトエンボス法である。昇温させてから圧着するが、面内の温度ばらつき、応力ばらつきを極限に均一にすることが困難であるので、光学特性や機械的強度、反りなどにばらつきが発生しやすい。他方、上記２Ｐ法は転写性に優れており、この部分に関するポテンシャルは他の転写工法より優れている。
２Ｐ法の場合、フレキシブル光ディスクの厚みは、基板、転写するフィルム、転写層等の厚みの総和である。フィルム自身は工業的に量産されているものであるから、その厚み分布は±１μｍ程度である。しかし、一般的なフィルムは図１５に見られるように、厚み振幅こそ±１μｍ程度であるが、円周方向における厚み変化が激しく、スパイク状に変化している。

上記ガイドと回転するディスクとの間に形成される空気軸受けによってディスクの面振れを安定化させる場合、フィルム又はディスクの可撓性によって面振れを安定化させることができる。
他方、フォーカスサーボの追従性は面振れの高周波領域において限界があり、フォーカスサーボの追従性がフォーカスエラーを増大させて、記録再生精度を低下させる。これは、フレキシブル光ディスクの記録容量、記録再生速度を高めるときの大きな問題である。
そして、フレキシブル光ディスクの面振れの周波数成分を解析したところ、面振れの高周波数域は基板であるフィルムの厚みのばらつきに大きく依存することが判明した。
フレキシブル光ディスクのうねり（ディスクの３次元的な歪み）は空気軸受で大方矯正され、またうねりによる面振れ分は振動振幅が低周波数域なのでフォーカスサーボ機構が追従できる帯域であることから、そのフォーカスエラー発生への影響は小さい。しかし、フレキシブル光ディスクでは、その裏面とガイドとの間に一定の隙間を保持しつつ高速回転するので、基板の板厚のばらつきが、回転による当該表面の面振れをもたらし、特にガイドに近接する裏面の凹凸による厚みのばらつきにより生じる影響が殊に著しく、フィルムの厚みの不均一による面振れが、フォーカスサーボ機構が追従可能な高周波数域での許容振動振幅を大きく超えるため、残留フォーカスエラーが大きくなるものと考えられる。
すなわち、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクで要求されているカバーフィルムは光学透過層としての機能が必要なので、複屈折を限りなく小さくする必要があるが、該光ディスクシステムでは表面記録であるので光学特性はフリーで良い。しかし、表面性状に絡む特性は限りなく小さく抑える必要がある。

特許第２９４２４３０号公報 特開平６−６０４２３号公報 特開平１１−２７３１４７号公報

そこで、本発明の課題は、ディスクの剛性又は内部損失を規定すると共に、そのディスクの厚みのばらつきを可及的に低減するようにフレキシブル光ディスクの構造を工夫することにより、フレキシブル光ディスクの面振れ、特に高周波領域での面振れ特性を向上させることである。

上記課題に対する解決手段は、フレキシブル光ディスクにおいて、ディスクの剛性、ディスクの内部損失、基板の厚みのばらつき、基板の表面エネルギー、又は転写層の素材を特定することが基本となるものである。
〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段１は、硬化時に架橋構造をとらないフォトポリマー材料を含んで構成され、任意の半径位置における円周方向の任意の１／１００周区間の厚みばらつきが０．１μｍ以下である転写層が形成されたディスク基板を有するフレキシブル光ディスクであって、ヤング率×(厚み／半径)^３で定義したディスクの剛性を５〜５０００Ｐａの範囲に特定したことである。
〔作 用〕
転写層の平滑性は、厚みばらつき、表面粗さばらつきを包含するものであり、これらに影響をおよぼす要因として、マイクロゲルの影響が大である。
しかし、スタンパの凹凸微細パターンが転写された転写層の素材が、硬化時に架橋構造をとらないフォトポリマー材料であるから、マイクロゲル等が形成されず、平滑性の良好な転写層が形成される。
また、ディスク基板（フィルム基板）の表面の凹凸の大きさはフィルムの厚みばらつきにほぼ比例する。したがって、フィルム基板の厚みばらつきを０．１μｍ以下にしたことにより、フィルムの厚みばらつきによるフィルム表面の凹凸が０．１μｍ以下に抑制される。他方、フレキシブル光ディスクの面振れの高周波振動の大きさは、フィルムの厚みばらつきとフィルム表面の凹凸の大きさに比例する。
したがって、フィルム基板の厚みばらつきを０．１μｍ以下にしたことによって、上記面振れの高周波振動は著しく低減される。
なお、フィルム基板の厚みばらつきを０．１μｍ以下にしたことに、厳格な意味での臨界的意義があるわけではないが、０．１μｍを越えると、面振れ振動が０．１μｍを超え、フォーカスサーボに負荷をかけ、残留フォーカスエラーも悪化することになる。
そして、ヤング率×(厚み／半径)^３ で定義したディスクの剛性が５〜５０００Ｐａの範囲であることにより、ガイドがディスクを空気力学的に押し下げる力、ディスクが弾力的に反発する力、ディスクの遠心力等の関係から、ディスクの面振れが安定化する。この場合、フレキシブル光ディスクは、殆どの半径位置において空気力学的に浮上するが、一部の半径位置においてはガイドに摺動する。
なお、上記剛性の範囲の上限値、下限値は厳格な意味での臨界的意義を有するものではないが、５Ｐａ未満では、ディスクが弾力的に反発する力が不足するという傾向が著しく、他方、５０００Ｐａを超えると、ガイドによりディスクが空気力学的に押し下げられなくなるという傾向が著しくなる。

〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１のフレキシブル光ディスクにおいて、ディスクの剛性を５〜５５０Ｐａの範囲に特定したことである。
〔作 用〕
ディスクの剛性が５〜５５０Ｐａの範囲であることにより、上記解決手段１のものよりディスクの面振れがより一層安定化する。この場合、フレキシブル光ディスクは、全ての半径位置において空気力学的に浮上するので、ガイドに摺動することはない。

〔実施態様２〕（請求項３に対応）
実施態様２は、上記解決手段１又は実施態様１において、ディスクの剛性がディスク基板の厚みにより制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの剛性をディスク基板の厚みにより制御することによって、ディスクの剛性を５〜５０００Ｐａの範囲、又は５〜５５０Ｐａの範囲の任意の値に設定することができ、ディスクの面振れを安定化することができる。

〔実施態様３〕（請求項４に対応）
実施態様３は、上記解決手段１、実施態様１、又は実施態様２において、ディスクの剛性がディスク基板のヤング率により制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの剛性をディスク基板のヤング率により制御することによって、ディスクの剛性を５〜５０００Ｐａの範囲、又は５〜５５０Ｐａの範囲の任意の値に設定することができ、ディスクの面振れを安定化することができる。

〔実施態様４〕（請求項５に対応）
実施態様４は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様３のいずれかにおいて、ディスクの剛性がディスク基板の材料により制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの剛性をディスク基板の材料により制御することによって、前記ディスクの剛性を５〜５０００Ｐａの範囲、又は５〜５５０Ｐａの範囲の任意の値に設定することができ、ディスクの面振れを安定化することができる。

〔実施態様５〕（請求項６に対応）
実施態様５は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様４のいずれかにおいて、ディスクのヤング率、および内部損失（内部摩擦）を、動的測定法である固有振動法で、片持ち共振法により規定し、内部損失は、固有振動数の分布を振動数と半価幅の比（中心周波数に対する振動周波数の広がりの比）によって規定し、固有振動数をｆ、半価幅の高域側をｆＵ、低域側をｆＬとしたとき、内部損失Ｑ^−１＝(ｆＵ−ｆＬ)／(√３×ｆ)が０.００１〜０.３の範囲で規定されることである。
〔作 用〕
ディスクの内部損失（内部摩擦）を、０.００１〜０.３の範囲に規定することにより、ディスクの振動応答に時間遅れを発生するから、ディスクの共振周波数が低域化され、かつ、ディスクの振動による運動エネルギーが熱エネルギーに変換されるから、その振幅が低減される。

〔実施態様６〕（請求項７に対応）
実施態様６は、上記実施態様５において、ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板の厚みにより制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの振動における共振周波数により、ヤング率や内部損失が決定されることから、ディスクの内部損失をディスク基板の厚みにより制御することによって、ディスクの内部損失を０.００１〜０．３の範囲に設定することができ、ディスクの共振周波数を低域化でき、且つその振幅を低減することができる。

〔実施態様７〕（請求項８に対応）
実施態様７は、上記実施態様５又は実施態様６において、ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板のヤング率により制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの振動における共振周波数により、ヤング率や内部損失が決定されることから、ディスクの内部損失をディスク基板のヤング率により制御することによって、ディスクの内部損失を０.００１〜０．３の範囲に設定することができ、ディスクの共振周波数を低域化でき、且つその振幅を低減することができる。

〔実施態様８〕（請求項９に対応）
実施態様８は、上記実施態様５〜実施態様７のいずれかにおいて、ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板の材料により制御されることである。
〔作 用〕
ディスクの振動における共振周波数により、ヤング率や内部損失が決定されることから、ディスクの内部損失をディスク基板の材料により制御することによって、ディスクの内部損失を０.００１〜０．３の範囲に設定することができ、ディスクの共振周波数を低域化でき、且つその振幅を低減することができる。

（削 除）

〔実施態様９〕（請求項１０に対応）
実施態様９は、上記解決手段１又は実施態様１〜実施態様８のいずれかにおいて、片面ないし両面の表面エネルギーが大きいフィルム基板を用いることである。
〔作 用〕
フィルム基板に対する転写層の密着性は、フィルム基板の表面エネルギーの大きさに比例する。フィルム基板の片面ないし両面の表面エネルギーが大きいことにより、転写層と十分な密着性が確保される。
ちなみに、表面エネルギーの大きさが４５以上のとき、転写層との密着性は十分であり、表面エネルギーの大きさが４５未満のとき、転写層との密着性は不十分である。

〔実施態様１０〕（請求項１１に対応）
実施態様１０は、上記実施態様９において、片面ないし両面の表面エネルギーが大きくなるように、表面がポリエステル処理等の易接着処理されているフィルム基板を用いることである。
〔作 用〕
フィルム基板が、例えばＰＥＴフィルム基板である場合、ポリエステル処理することにより、表面エネルギーが約１０％高くなり、転写層との密着性は良好となる。
なお、片面について易接着処理してその表面エネルギーを高くすると、フィルム基板と転写層との密着性が良好であり、両面について易接着処理してその表面エネルギーを高くすると、フィルム基板と転写層との密着性に加えて、フィルム基板背面、即ち、ガイド側保護膜との密着性が良好である。

（削 除）

〔実施態様１１〕（請求項１２に対応）
実施態様１１は、上記解決手段１又は実施態様１〜実施態様１０のいずれかにおいて、フォトポリマー材料が単官能アクリレートモノマー材料であることである。
〔作 用〕
フォトポリマー材料が単官能アクリレートモノマー材料であるから、マイクロゲル等が形成されず、平滑性の良好な転写層が形成される。

〔実施態様１２〕（請求項１３に対応）
実施態様１２は、上記実施態様１１において、単官能アクリレートモノマー材料として、硬化収縮率が１０％以下のものを用いることである。
〔作 用〕
単官能アクリレートモノマー材料として、硬化収縮率が１０％以下のものを用いるから、転写時のフィルム基板の反りを低減することが可能である。

〔実施態様１３〕（請求項１４に対応）
実施態様１３は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様１２のいずれかにおいて、フレキシブル光ディスクが、ピックアップ側にディスクのプリフォーマットパターン面を備え、その面で記録再生する表面記録型のものであることである。

〔解決手段２〕（請求項１５に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段２は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様１３のいずれかに記載のフレキシブル光ディスクを製造する方法であって、
スピンディスクに装着したスタンパを高速回転させて、紫外線硬化型樹脂を延展することにより転写層を形成し、前記転写層上に所定の特性を持つフィルム基板を重ねて積層し、前記転写層に紫外線を照射してこれを硬化させて、前記スタンパを剥離させた後、前記転写層の転写面に記録層及び保護層を積層することである。

〔実施態様１４〕（請求項１６に対応）
実施態様１４は、上記解決手段２において、スピンディスクを１０００〜５０００ｒｐｍで回転させて、転写層を１〜１０μｍの膜厚に形成することである。
〔作 用〕
転写層の膜厚は、１〜１０μｍが適正である（面触れの大きさと膜厚の関係は図３参照）。転写層の膜厚が１μｍ未満では面振れ安定化は図れるが、プリフォーマットパターンを精度よく転写層に形成することが困難となり、その膜厚が１０μｍを超えると、転写層の硬化収縮による反りが大きくなり、空気浮上時の面振れの安定性が悪く、フォーカスサーボが入らないので、記録再生ができない。
転写層の膜厚を均一にするための高速スピン回転速度は、１０００〜５０００ｒｐｍにすることが望ましい。５０００ｒｐｍを超えると、スタンパを固定のためのマグネットの磁力不足、又は真空吸着力が不十分となって、スタンパがチャッキングテーブルから離れ飛ぶ危険性がある。

本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１〜請求項２に係る発明の効果
請求項１〜請求項２に係る発明は、スタンパの凹凸微細パターンをフィルム基板に転写する素材として、硬化時に架橋構造をとらないフォトポリマー材料を用いることにより、硬化した膜表面にマイクロゲルが発生することなく、平滑な転写面を得ることができる。
また、厚みが極めて均一なフィルム基板を用いたものであるから、平坦性の良好なフレキシブル光ディスクを得ることができ、空気軸受けの作用により該フレキシブル光ディスクの面振れを安定させることができる。残留フォーカスエラーを極めて小さくできて、高品質な記録再生特性を得ることができる。
そして、ディスクの剛性をヤング率×(厚み／半径)^３ で定義し、その剛性を５〜５０００Ｐａの範囲に特定することにより、ディスクの面振れを安定させることができ、高品質な記録再生特性が得られる。また、ディスクの剛性を５〜５５０Ｐａの範囲に特定することにより、ディスクの面振れをより一層安定させることができる。
(２) 請求項３〜請求項５に係る発明の効果
請求項３〜請求項５に係る発明は、ディスクの剛性をディスク基板の厚み、ヤング率、ディスク基板の材料により制御することによって、容易に所期のディスク剛性を得ることができる。

(３) 請求項６に係る発明の効果
請求項６に係る発明は、ディスクの内部損失（内部摩擦）を０.００１〜０.３の範囲に規定することにより、ディスクの共振周波数を低域化することができ、またその振幅を低減することができる。したがって、残留フォーカスエラーを低域化することができ、また低振幅化することができるので、ピックアップのサーボ機構の追従すべき範囲が極めて小さくなり、ピックアップアクチュエーターの負荷を軽減することができる。
(４) 請求項７〜請求項９に係る発明の効果
請求項７〜請求項９に係る発明は、ディスクの内部損失をディスク基板の厚み、ヤング率、ディスク基板の材料により制御することによって、ディスク内部損失を容易に所期の範囲に抑制することができる。

(５) 請求項１０及び請求項１１に係る発明の効果
請求項１０及び請求項１１に係る発明は、フィルム基板の片面ないし両面の表面エネルギーが大きいので、転写層と十分な密着性を有することができる。表面エネルギーの比較的小さいＰＥＴフィルムでも、易接着処理すること(請求項１１)により、転写層と十分な密着性を有することができる。

(６) 請求項１２に係る発明の効果
請求項１２に係る発明は、スタンパの凹凸微細パターンをフィルム基板に転写する素材として、硬化時に架橋構造をとらないフォトポリマー材料である単官能アクリレートモノマー材料を用いることにより、硬化した膜表面にマイクロゲルが発生することなく、平滑な転写面を得ることができる。
(７) 請求項１３に係る発明の効果
単官能アクリレートモノマー材料として、硬化収縮率が１０％以下のものを用いることにより、硬化収縮を小さくすることができるので、反りの小さい転写基板を得ることができる。
(８) 請求項１５及び請求項１６に係る発明の効果
請求項１５及び請求項１６に係る発明により、所期のディスク剛性、内部損失（内部摩擦）を備え、良好な平坦性、フィルム基板と転写層との良好な密着性、平滑な転写面を有し、且つ反りが極めて小さいフレキシブル光ディスクを作製することができる。

ピックアップ側にディスクのプリフォーマットパターン面があって、その面で記録再生する表面記録型のフレキシブル光ディスクであって、ディスクの剛性、ディスクの内部損失（内部摩擦）を所定の範囲に特定すると共に、良好な平坦性、フィルム基板と転写層との良好な密着性、平滑な転写面を有し、且つ反りが極めて小さく、ディスクの面振れを安定させて、高品質な記録再生特性を得ることができるフレキシブル光ディスクである。

実施例１は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとらない単官能アクリレートモノマー材料であるノニルフェノキシエチルアクリレート（粘度８０ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は５％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に５０００ｒｐｍで塗布して後、これを厚み８μｍに延展させ、その上にＰＣフィルム（ヤング率２．５５ＧＰａ）を基板として貼り合わせるものである。ＰＣフィルム表面は元々表面エネルギーが大きい（表面張力が小さい、濡れ性が良い）ので、転写層１３との接着力は十分である。ＰＣフィルム基板１２の厚みは７０，１００，１４０，２００，３００μｍであればよいが、実施例１におけるＰＣフィルムの厚みは１００μｍが最適である。前記各ＰＣフィルムの厚みにおけるフィルム剛性は次の表１に示すとおりであり、このフィルム基板は可撓性を有している。この表１は、厚み０.０５，０.０７，０.１，０.１４，０.２，０.３ｍｍのＰＣフィルムにおいて、半径２５，３５，４５，５５ｍｍの位置でのフィルム剛性（単位：Ｐａ）を示したものである。
また、実施例１におけるフィルム基板１２は、任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきが、どの区間でも最大で０．０５μｍ以下である。

次いで、実施例１の光ディスクの製造方法を説明する。
この製造方法に関するプロセスの流れの概略を図１１に示し、特に、フィルム基板に対する転写層の形成は図１２(ａ)〜(ｅ)に示すとおりである。スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に紫外線硬化型樹脂１１（ノニルフェノキシエチルアクリレート、硬化収縮率は５％）を５０００ｒｐｍで塗布し（図１２(ａ)参照）、これを厚み８μｍに延展させて転写層１３形成する。その上にＰＣフィルム基板１２を重ねて積層し（図１２(ｂ)参照）、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる（図１２(ｃ)参照）。ＰＣフィルムは元々表面エネルギーが大きく、転写層１３と容易に接着可能である。スタンパ１０を剥離して（図１２(ｄ)参照）、得られた転写層表面外観はファインな表面を呈しており（図４参照）、厚み分布も均一である（図６参照）。転写面に、記録層１７及び保護層１８を積層することによって、フレキシブル光ディスクが得られる（図１２(ｅ)）。
なお、図４は単官能アクリレートモノマーの転写層の表面写真（倍率２００倍）であり、これは転写層表面が平滑であることを示している。これに対して、図５は多官能アクリレートモノマーの転写層の表面写真（倍率２００倍）であり、これは転写層表面にマイクロゲルが見られ、それを核として大きな凹凸となっていることを示している。

上記表１に示した厚みの異なるＰＣフィルムを用いてフレキシブル光ディスクを作製し、これらの光ディスクを図１に示す評価装置に装着して、線速１３ｍ／ｓで回転させ、ガイド４を接近させて空気浮上により光ディスクの面振れを安定化させて、フォーカス、トラッキングサーボをロックさせて記録再生を行った。その結果、上記表１において濃く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動することなく（空気力学的に浮上して）、面振れが安定化していることを示しており、薄く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動しながら面振れが安定化していることを示している。また、何も塗られていない白い部分は、面振れが安定化していないことを示している。
実施例１において作製されたフィルム厚みが７０，１００，１４０，２００，３００μｍのディスクは面振れが安定化し、しかも残留フォーカスエラーも小さくなり（図８参照）、高品質な記録再生特性が得られた。ただし、フィルム厚みが２００，３００μｍの場合は、初期は面振れが安定するが、常にディスクがガイドと摺動している状態であり、ディスクの削れや変形などが発生し、次第に面振れが安定しなくなる。したがって、ガイドとディスクが摺動せずに面振れが安定したもの（面振れは１０μｍ以下）は、フィルム厚みが７０，１００，１４０μｍの場合である。
また、各フィルムを動的測定法である固有振動法で、片持ち共振法により測定した内部損失は、０．０１〜０．０５の範囲であり、フィルム厚み依存性はない。
なお、図１４に示すように、ガイド４と補助ガイド６,６等から成る３個のガイドを用いたドライブにおいても、同様にディスク面振れが安定し、残留フォーカスエラーも小さなものとなる。

また、それぞれの諸条件については次のとおりである。
まず、転写層１３の膜厚については１〜１０μｍが適正である（面振れの大きさと膜厚の関係については図３参照）。転写層１３の膜厚が１μｍ未満では面振れ安定化は図れるが、プリフォーマットパターンを精度よく転写層に形成することが困難である。他方、転写層１３の膜厚が１０μｍを超えると、転写層の硬化収縮による反りが大きく、そのために空気浮上時の面振れの安定性が悪く、フォーカスサーボが入らないので、記録再生ができない。転写層１３の膜厚を均一にするための高速スピン回転速度の上限を５０００ｒｐｍ以下にすることが望ましい。そうでなければ、固定のためのマグネットの磁力不足、又は真空吸着力が不十分となって、高速スピンのためにスタンパ１０がチャッキングテーブルから離れ飛ぶ危険性がある。
１０００〜５０００ｒｐｍのスピンにより、膜厚１〜１０μｍの転写層が形成されるが（５０００ｒｐｍでの転写層樹脂の粘度と転写層膜厚との関係については、図２参照）、この膜厚は回転数、時間、又は粘度等によってコントロールされる。また、転写層樹脂の硬化収縮率は１０％以下であることが望ましい。１０％を超えると収縮による逆反り量が大きくなりすぎて、ディスクの面振れ安定性が大きく低下する。

実施例２は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとらない単官能アクリレートモノマー材料であるトリシクロデカニルオキシアクリレート（粘度１２ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は７％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に１０００ｒｐｍで塗布して後、これを厚み２μｍに延展させ、その上にポリエステルで易接着処理されたＰＥＴフィルム（ヤング率５ＧＰａ）基板を貼り合わせるものである。前記ＰＥＴフィルム基板表面が易接着処理されているので表面エネルギーが４５以上と大きく（表面張力が小さい、濡れ性が良い）、転写層１３との接着力が十分確保される。ＰＥＴフィルム基板の厚みは、６０，１００，１１０，１７０，２５０μｍでよいが、実施例２におけるフィルム基板の厚みは１１０μｍが最適である。そして、各ＰＥＴフィルム厚みにおけるフィルム剛性は次の表２に示すとおりであり、このフィルム基板は可撓性を有している。この表２は、厚み０.０５，０.０６，０.１，０.１１，０.１７，０.２５ｍｍのＰＥＴフィルムにおいて、半径２５，３５，４５，５５ｍｍの位置でのフィルム剛性（単位：Ｐａ）を示したものである。
また、実施例２におけるＰＥＴフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間における厚みばらつきは、どの区間でも０．０９μｍ以下である。

次いで、実施例２の光ディスクの製造方法を説明する（図１２(ａ)〜(ｅ)参照）。
スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１であるトリシクロデカニルオキシアクリレート（粘度１２ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は７％）を１０００ｒｐｍで塗布し（図１２(ａ)参照）、これを厚み２μｍに延展させる。その上にＰＥＴフィルム基板を重ねて積層し（図１２(ｂ)参照）、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる（図１２(ｃ)参照）。ＰＥＴフィルム基板表面は易接着処理されているので表面エネルギーが大きく、転写層１３と容易に接着される。スタンパ１０を剥離して（図１２(ｄ)参照）、得られた転写層表面外観はファインな表面を呈しており（図４と同等の結果）、厚み分布も均一である（図６と同等の結果）。転写面に、記録層１７及び保護層１８を積層することにより、フレキシブル光ディスクが得られる（図１２(ｅ)参照）。

上記表２に示した厚みの異なるＰＥＴフィルムを用いてフレキシブル光ディスクを作製し、これらの光ディスクを図１に示す評価装置に装着して、線速１３ｍ／ｓで回転させ、ガイド４を接近させて空気浮上により光ディスクの面振れを安定化させて、フォーカス、トラッキングサーボをロックさせて記録再生を行った。その結果、上記表２において濃く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動することなく（空気力学的に浮上して）、面振れが安定化していることを示しており、薄く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動しながら面振れが安定化していることを示している。また、何も塗られていない白い部分は、面振れが安定化していないことを示している。
実施例２において作製されたフィルム厚みが６０，１００，１１０，１７０，２５０μｍのディスクは面振れが安定化し、しかも残留フォーカスエラーも小さくなり（図８と同等の効果）、高品質な記録再生特性が得られた。ただし、フィルム厚みが１７０，２５０μｍの場合は、初期は面振れが安定するが、常にディスクがガイドと摺動している状態であり、ディスクの削れや変形などが発生し、次第に面振れが安定しなくなる。したがって、ガイドとディスクが摺動せずに（空気力学的に浮上して）面振れが安定する（面振れは１０μｍ以下）のは、上記実施例１とは若干異なり、フィルム厚みが６０，１００，１１０μｍの場合である。
また、各フィルムを動的測定法である固有振動法で、片持ち共振法により測定した内部損失は、０．０１〜０．０５の範囲であった。
なお、上記実施例１と同様に、図１４に示すようなガイド４と補助ガイド６,６等から成る３個のガイドを用いたドライブにおいても、同様にディスク面振れが安定し、残留フォーカスエラーも小さなものとなる。

実施例３は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとらない単官能アクリレートモノマー材料であるテトラヒドロフルフリルオキシヘキサノリドアクリレート（２０〜２００ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は１０％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に５０００ｒｐｍで塗布し、これを厚み５μｍに延展させ、その上にＰＩフィルム（ヤング率８．３ＧＰａ）を貼り合わせるものである。
ＰＩフィルム表面は元々表面エネルギーが大きいので、転写層１３との接着力は十分である。ＰＩフィルム基板１２の厚みは、５０，７５，１００，１７０，２００μｍであればよいが、実施例３におけるＰＩフィルム基板の厚みは１００μｍが最適である。前記各ＰＩフィルムの厚みにおけるフィルム剛性は次の表３に示すとおりであり、このフィルム基板は可撓性を有している。この表３は、厚み０.０３，０.０５，０.０７５，０.１，０.１７，０.２０ｍｍのＰＩフィルムにおいて、半径２５，３５，４５，５５ｍｍの位置でのフィルム剛性（単位：Ｐａ）を示したものである。
また、実施例３におけるＰＩフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきは、どの区間でも、フィルム厚み測定器（アンリツ製フィルムシックネステスタＫＧ６０１Ｂ）で評価して、０．０４μｍ以下である。

次いで、実施例３の光ディスクの製造方法を説明する（図１２(ａ)〜(ｅ)参照）。
スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１であるテトラヒドロフルフリルオキシヘキサノリドアクリレート（２０〜２００ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は１０％）を５０００ｒｐｍで塗布し（図１２(ａ)参照）、これを厚み５μｍに延展させて転写層１３を形成する。その上にＰＩフィルム基板１２を重ねて積層し（図１２(ｂ)参照）、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる（図１２(ｃ)参照）。ＰＩフィルムは元々表面エネルギーが大きいので、転写層１３と容易に接着される。スタンパ１０を剥離して（図１２(ｄ)参照）、得られた転写層表面外観はファインな表面を呈しており（図４と同等の結果）、厚み分布も均一である（図６と同等の結果）。転写面に記録層１７及び保護層１８を積層することによりフレキシブル光ディスクが得られる。

上記表３に示した厚みの異なるＰＩフィルムを用いてフレキシブル光ディスクを作製し、これらの光ディスクを図１に示す評価装置に装着して、線速１３ｍ／ｓで回転させ、ガイド４を接近させて空気浮上により光ディスクの面振れを安定化させて、フォーカス、トラッキングサーボをロックさせて記録再生を行った。その結果、上記表３において濃く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動することなく（空気力学的に浮上して）、面振れが安定化していることを示しており、薄く塗られた部分は、ガイドとディスクが摺動しながら面振れが安定化していることを示している。また、何も塗られていない白い部分は、面振れが安定化していないことを示している。
実施例３において作製されたＰＩフィルム厚みが５０，７５，１００，１７０，２００μｍのディスクは面振れが安定化し、しかも残留フォーカスエラーも小さくなり（図８と同等の効果）、高品質な記録再生特性が得られた。ただし、ＰＩフィルム厚みが１７０，２００μｍの場合は、初期は面振れが安定するが、常にディスクがガイドと摺動している状態であり、ディスクの削れや変形などが発生し、次第に面振れが安定しなくなる。したがって、ガイドとディスクが摺動せずに（空気力学的に浮上して）面振れが安定する（面振れは１０μｍ以下）のは、上記実施例１又は実施例２とは若干異なり、フィルム厚みが５０，７５，１００μｍの場合である。

また、各フィルムを動的測定法である固有振動法で、片持ち共振法（日本テクノプラス製の片持ち式ヤング率測定装置）により測定した内部損失は、０．０１〜０．０５の範囲であった。
なお、上記実施例１又は実施例２と同様に、図１４に示すようなガイド４と補助ガイド６,６等から成る３個のガイドを用いたドライブにおいても、同様にディスク面振れが安定し、残留フォーカスエラーも小さなものとなる。
上記実施例１〜実施例３においては、フィルム剛性とフレキシブル光ディスクの面振れ安定化との関係について解析しているが、剛性は厚みの３乗に比例し、転写層や記録層に対してフィルム厚みが最も大きいので、「ディスク剛性≒フィルム剛性」で規格化できる。
したがって、ディスク面振れ安定化について論じる場合、フィルム剛性をディスク剛性として代用しても何ら不都合はない。

上記実施例１〜実施例３の光ディスクの製造方法においては、スピンディスク１５に装着したスタンパ１０上において紫外線硬化型樹脂１１を延展して転写層１３を形成した後、その転写層１３上にフィルム基板１２を重ねて積層する工程を採っているが、上記実施例１〜実施例３の製造方法として、図１３(ａ),(ｂ)に示されているように、スタンパ１０上に紫外線硬化型樹脂１１を塗布して延展する前にフィルム基板１２を重ねて載置し、その後、スピンディスク１５を回転させて該紫外線硬化型樹脂１１を延展させて、転写層１３を形成する工程を採用することもできる。このような工程を採用することにより、スタンパ１０を回転して紫外線硬化型樹脂１１を延展させ転写層１３を形成するとき、その転写層に空気が混入し難いという利点がある。

〔比較例１〕
比較例１は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとらない単官能アクリレートモノマー材料であるトリシクロデカニルオキシアクリレート（粘度１２ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は７％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に１０００ｒｐｍで塗布して延展させ、その上にＰＣフィルムを貼り合わせるものである。ＰＣフィルム表面は元々表面エネルギーが大きいので、転写層１３との接着力は十分である。ＰＣフィルム基板の厚みは、７０，１２０，２００μｍであればよいが、比較例１における代表的なフィルム厚みは１２０μｍであり、このフィルム基板は可撓性を有する。また、比較例１におけるＰＣフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきは、最大で０．５μｍである。
なお、この比較例１は、実施例１〜実施例３に対して、フィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきが、最大で０．５μｍの点で相違する。

次いで、この比較例１のフィレキシブル光ディスクの製造方法を説明する。
スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に、トリシクロデカニルオキシアクリレート（粘度１２ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は７％）を１０００ｒｐｍで塗布し、これを厚み２μｍに延展させる。その上にＰＣフィルム基板１２を重ねて積層し、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる。ＰＣフィルムは元々表面エネルギーが大きいので、転写層１３と容易に接着される。スタンパ１０を剥離して、得られた転写層表面外観はファインな表面を呈しており（図４と同等の結果）、厚み分布も均一である（図６と同等の結果）。剥離させてから、転写面に、記録層１７及び保護層１８を積層することにより、フレキシブル光ディスクが得られる。
しかし、ＰＣフィルム基板の厚みばらつきが、最大０．５μｍであって大きいため、残留フォーカスエラーが大きく（図９参照）、記録再生特性は低レベルであった。

〔比較例２〕
比較例２は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとらない単官能アクリレートモノマー材料であるノニルフェノキシエチルアクリレート（粘度８０ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は５％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に３０００ｒｐｍで塗布し、これを厚み８μｍに延展させ、その上にＰＥＴフィルムを貼り合わせるものである。比較例２におけるＰＥＴフィルムの厚みは１００μｍである。フィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきは、最大で２μｍである。
なお、この比較例２は、実施例１〜実施例３に対して、比較例１と同様に、ＰＥＴフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきが、最大で２μｍの点で相違する。

次いで、比較例２のフレキシブル光ディスクの製造方法を説明する。
スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に、単官能アクリレートモノマー材料であるノニルフェノキシエチルアクリレート（粘度８０ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率は５％）を３０００ｒｐｍで塗布し、これを延展させる。そして、その上にＰＥＴフィルムを重ねて積層し、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる。スタンパ１０を剥離して、得られた転写層表面外観はファインな表面を呈しており（図４と同等の結果）、厚み分布も均一である（図６と同等の結果）。剥離させてから、転写面に、記録層１７及び保護層１８を積層することにより、フレキシブル光ディスクが得られる。しかし、ＰＥＴフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきが、最大で２μｍであって、比較例１よりも大きく、残留フォーカスエラー大きく（図１０参照）、記録再生特性がさらに悪化した。

〔比較例３〕
比較例３は、スタンパ１０上に、紫外線硬化型樹脂１１、即ち、硬化時に架橋構造をとる多官能アクリレートモノマー材料（硬化収縮率３％）を、スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に塗布し、延展させ、その上にポリエステルで易接着処理されたＰＥＴフィルム基板１２を貼り合わせるものである。
前記フィルム基板表面が易接着処理されているので表面エネルギーが大きく、転写層１３との接着力は十分である。ＰＥＴフィルム基板の厚みは、６０，１００，１７０，２５０μｍであればよいが、比較例３における代表的なフィルム基板の厚みは６０μｍである。また、比較例３におけるＰＥＴフィルム基板の任意の半径位置における円周方向の１／１００周の区間の厚みばらつきは、最大で２μｍであった。

次いで、比較例３のフレキシブル光ディスクの製造方法を説明する。
スピンディスク１５に固定されたスタンパ１０上に、多官能アクリレートモノマー材料（粘度１００００ｍＰａ・ｓ、硬化収縮率３％）を５０００ｒｐｍで塗布し、これを延展させる。その上にＰＥＴフィルム基板１２を重ねて積層し、転写層１３に紫外線を照射してこれを硬化させる。フィルム基板表面が易接着処理されているので表面エネルギーが大きく、転写層１３と容易に接着される。スタンパ１０を剥離して、得られた転写層表面外観は無数のマイクロゲルが見られ、転写層表面に高さが約１μｍの凹凸が生じ、これが厚みばらつきとなり（図７参照）、厚みばらつきが最大で２μｍと大きく、表面が平滑な転写層が得られない。
したがって、比較例３は、フィルム基板および転写層の厚みばらつきが重畳することで、フォーカスサーボ自身をロックすることすら不可能となり、使用可能な光ディスクとして機能しなくなった。また、フィルム剛性が不足することで、面振れも安定化できなかった。

は、本発明の光ディスクとドライブ（ガイドとピックアップの対物レンズ）の状態を模式的に示す縦断面図である。 は、樹脂粘度と転写層膜厚との関係を示す図である。 は、転写層膜厚とディスク面振れ量との関係を示す図である。 は、単官能アクリレートモノマーの転写層の表面外観を示す写真（倍率２００倍）である。 は、多官能アクリレートモノマーの転写層の表面外観を示す写真（倍率２００倍）である。 は、単官能アクリレートモノマーで転写層を形成した場合の、円周方向の転写層膜厚分布を示す図である。 は、多官能アクリレートモノマーで転写層を形成した場合の、円周方向の転写層膜厚分布を示す図である。 は、本発明の実施例１によるフレキシブル光ディスクの残留フォーカスエラーを示す図である。 は、比較例１によるフレキシブル光ディスクの残留フォーカスエラーを示す図である。 は、比較例２によるフレキシブル光ディスクの残留フォーカスエラーを示す図である。 は、フレキシブル光ディスクの製造プロセスの流れを簡略に示す図である。 は、フィルム基板に転写層を形成するプロセスを説明する断面模式図である。 は、フィルム基板に転写層を形成する別のプロセスを説明する断面模式図である。 は、本発明の光ディスクとドライブ（ガイドとピックアップの対物レンズ）の状態を模式的に示す縦断面図であり、３個のガイドを用いたものである。 は、一般的なフィルムにおける円周方向の厚み変化を示す図である。

符号の説明

４：ガイド
５：ピックアップの対物レンズ
６：補助ガイド
１０：スタンパ
１１：紫外線硬化型樹脂
１２：フィルム基板
１３：転写層
１５：スピンディスク
１７：記録層
１８：保護層

Claims (16)

1. 硬化時に架橋構造をとらないフォトポリマー材料を含んで構成され、任意の半径位置における円周方向の任意の１／１００周区間の厚みばらつきが０．１μｍ以下である転写層が形成されたディスク基板を有するフレキシブル光ディスクであって、ヤング率×(厚み／半径)^３で定義したディスクの剛性が５〜５０００Ｐａの範囲であることを特徴とするフレキシブル光ディスク。
2. 上記ディスクの剛性が５〜５５０Ｐａの範囲であることを特徴とする請求項１に記載のフレキシブル光ディスク。
3. 上記ディスクの剛性が、ディスク基板の厚みにより制御されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフレキシブル光ディスク。
4. 上記ディスクの剛性が、ディスク基板のヤング率により制御されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
5. 上記ディスクの剛性が、ディスク基板の材料により制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
6. 上記ディスクのヤング率、および内部損失（内部摩擦）を、動的測定法である固有振動法で、片持ち共振法により規定し、内部損失は、固有振動数の分布を振動数と半価幅の比によって規定し、固有振動数をｆ、半価幅の高域側をｆＵ、低域側をｆＬとしたとき、内部損失Ｑ^−１＝(ｆＵ−ｆＬ)／(√３×ｆ)が０．００１〜０．３の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
7. 上記ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板の厚みにより制御されることを特徴とする請求項６に記載のフレキシブル光ディスク。
8. 上記ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板のヤング率により制御されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のフレキシブル光ディスク。
9. 上記ディスクの内部損失が、０．００１〜０．３の範囲となるように、ディスク基板の材料により制御されることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
10. 片面ないし両面の表面エネルギーが大きいフィルム基板を用いることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
11. 片面ないし両面の表面エネルギーが大きくなるように、表面がポリエステル処理等の易接着処理されているフィルム基板を用いることを特徴とする請求項１０に記載のフレキシブル光ディスク。
12. 上記フォトポリマー材料が単官能アクリレートモノマー材料であることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
13. 上記単官能アクリレートモノマー材料として、硬化収縮率が１０％以下のものを用いることを特徴とする請求項１２に記載のフレキシブル光ディスク。
14. 上記フレキシブル光ディスクが、ピックアップ側にディスクのプリフォーマットパターン面を備え、その面で記録再生する表面記録型のものであることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれかに記載のフレキシブル光ディスク。
15. 上記請求項１〜請求項１４のいずれかに記載のフレキシブル光ディスクを製造する方法であって、
    スピンディスクに装着したスタンパを高速回転させて、紫外線硬化型樹脂を延展することにより転写層を形成し、
    前記転写層上に所定の特性を持つフィルム基板を重ねて積層し、
    前記転写層に紫外線を照射してこれを硬化させて、前記スタンパを剥離させた後、
    前記転写層の転写面に記録層及び保護層を積層することを特徴とするフレキシブル光ディスクの製造方法。
16. 上記スピンディスクを１０００〜５０００ｒｐｍで回転させて、上記転写層を１〜１０μｍの膜厚に形成することを特徴とする請求項１５に記載のフレキシブル光ディスクの製造方法。