JP4185139B2 - 光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置、それを備える光ディスクスピンコーティング用の装置及びそれを利用した光ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクスピンコーティング用の装置に係り、さらに詳細には、光ディスクの中心孔を閉塞するキャップを光ディスクに脱着させるに当って、永久磁石を利用することにより、光硬化性樹脂に汚染されても、脱着に問題がない光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置、それを備える光ディスクスピンコーティング用の装置及び該脱着装置を利用した光ディスクの製造方法に関する。

一般的に、光ディスクは、非接触式で情報を記録／再生する光ピックアップ装置の情報記録媒体として広く採用される。光ディスクは、６００〜８００ＭＢの記録容量を有するＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）から４〜１０ＧＢの記録容量を有するＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）に変遷しつつ、データの集積度を向上させる方向に開発されてきた。最近では、さらなる高品質の音質及び画質を提供するために、４０５ｎｍのブルーレーザーを使用して、２０ＧＢ以上の保存容量を有する光ディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）またはＨＤ−ＤＶＤ）が開発されている。このような記録密度の向上は、多様な方法により実現されうるが、その中で照射される光スポットの微小化が大きな比重を占めている。データ集積容量を増大させるための光スポットの微小化は、レーザーの波長及びレンズの開口数によって決定され、それらの関係は、数式１ないし数式３で表しうる。
Ｄ∝１.２２λ／ＮＡ（数式１）
Ｆ∝λ／ＮＡ^２（数式２）
ｆ∝Ａ／２ＮＡ（数式３）

前記式において、Ｄは、スポットの直径であり、λは、レーザーの波長であり、ＮＡは、レンズの開口数であり、Ｆは、焦点の深さであり、ｆは、焦点の距離であり、Ａは、レンズの直径である。前記数式１に表すように、レーザーの波長が短くなり、レンズの開口数が大きくなれば、スポットの大きさが小さくなり、ディスクのピット及び対応するトラックのサイズが縮小し、記録密度は、スポットの２乗値に反比例して増加して、記録密度が高くなる。それに対し、前記数式２に表すように、波長が短くなり、開口数が大きくなれば、焦点の深さは短くなり、数式３に表すように、焦点の距離も短くなる。

すなわち、ＣＤからＤＶＤを経てＢＤへ行くほど、光スポットの直径が小さくなり、焦点の深さ及び焦点の距離が短くなる。このように焦点の深さ及び焦点の距離が短くなるほど、再生特性は、光ディスクの光入射面の状態に敏感になるため、入射面にはスクラッチがあってはならず、厚さの偏差も非常に小さくなければならないという条件を満足せねばならない。

一方、光ディスクの製造において、光透過層、保護層またはラッカー層等は、スピンコーティングを利用して成膜するが、これは、スピンコーティング後に除去される樹脂を装置内で再循環させ、スピンコーティングの時間及び樹脂の粘度を制御することにより、光透過層などの厚さを任意に調節できるという長所があるためである。

前記スピンコーティング時、基板上に光硬化性樹脂を吐出する位置の基板中心からの距離と、光透過層の厚さの分布とを図１に示す。前記では、光硬化性樹脂を吐出する位置の基板中心からの距離を５〜２５ｍｍの範囲で５ｍｍ間隔で移動させつつ測定し、“３１”は、中心からの半径５ｍｍ、“３２”は、半径１０ｍｍ、“３３”は、半径１５ｍｍ、“３４”は、半径２０ｍｍ、“３５”は、半径２５ｍｍに対する光透過層の厚さの分布を示す。図１に示すように、光硬化性樹脂を吐出する位置が基板の内周側に行くほど、光透過層の厚さの偏差が減り、基板の中央に吐出すれば、理論上では厚さの偏差が全くない光透過層が得られる。

ＣＤの場合においては、レーザーの焦点距離が非常に長いため、１.２ｍｍの厚さに成形加工されたポリカーボネートの基板にスパッタリングにより記録層及び反射層を形成して、その上に薄いラッカー層をスピンコーティングして記録層及び反射層などを保護するようにしている。このようなラッカー層は、その厚さが３〜５μｍと非常に薄いため、厚さの偏差が発生するとしても、その差は非常に微細であり、ＣＤでは記録または再生光は、ポリカーボネート基板の下部から入射されるため、最上部のラッカー層に厚さの偏差があっても、再生時にエラーが発生する可能性はほとんどない。したがって、前記ラッカー層のスピンコーティング時、光硬化性樹脂の吐出を光ディスクの中心部分でする必要性はあまり大きくない。

しかし、集積容量が増加したブルーレーザーを利用する光ディスク（ＢＤ）の場合には、データの集積度は向上する一方、焦点の距離が非常に短くなるため、１.１ｍｍの厚さのポリカーボネート上に反射層及び記録層などを成膜した後、その上に０.１ｍｍの光透過層を形成させ、このような光透過層に再生光が入射する構造となっている。したがって、ＢＤの場合には、その再生特性は、前記光透過層の表面の状態及び厚さの偏差に非常に敏感になる。

前記光透過層を形成させる方法としては、ポリカーボネートからなる０.１ｍｍの厚さの薄い光透過シートを減圧接着剤や紫外線硬化型の接着剤を利用して接着させる方法があるが、巨大なシート上にディスクを接着させた後、その枠を切り出す方法によるため、前記シートの損失量が非常に多くなり、それにより、製造コストが上がり、環境負荷が大きくなるという問題点がある。したがって、スピンコーティング法により前記光透過層を形成させることが一般的である。

図１を参照にして既に説明したように、光硬化性樹脂を光ディスクの中心から離脱した所定の半径位置で環状に塗布してスピンコーティングする場合、樹脂層は、光ディスクの中心から外部方向に次第に厚くなり、特に、ＢＤの場合には、このような厚さの偏差によりエラーが発生する可能性が高くなる。したがって、それを防止するために、スピンコーティング時に光硬化樹脂を回転中心に塗布せねばならないが、従来の光ディスク基板の中心には中心孔があるため、光硬化性樹脂が前記中心孔に浸入することを防止する多様な技術構成が知られている。

例えば、特許文献１には、光ディスクの中心孔を閉塞させるために別途のキャップを利用し、スピンコーティング以後に電磁石を利用して前記キャップを脱着させる技術が開示されているが、スピンコーティング後にキャップの表面に塗布された樹脂により電磁石が汚染されて、電磁石についたキャップが電源を切っても落ちないという問題点があった

また、特許文献２には、光ディスクの中心孔を閉塞させるために、別途のキャップを利用するが、前記キャップの中心部にホールディング軸を備えることにより脱着を可能にする技術構成が開示されているが、電磁石により脱着を行うより工程が非効率的であり、前記ホールディング軸がキャップの中心部にあるため、光硬化性樹脂を光ディスクの真中に塗布し難く、それにより、コーティング層の厚さの偏差が発生しうるという問題点がある。
特開平１０−２８９４８９号公報 米国特許第６６８９４１５号明細書

本発明が達成しようとする第一の技術的課題は、従来の電磁石を使用する場合の問題点を解決することにより、樹脂による汚染が全くなく、脱着が容易であり、かつ工程効率の高い光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を提供するところにある。

本発明が達成しようとする第二の技術的課題は、前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を備える光ディスクスピンコーティング用の装置を提供するところにある。

本発明が達成しようとする第三の技術的課題は、前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を利用した光ディスクの製造方法を提供するところにある。

本発明は、前記第一の技術的課題を達成するために、キャップを光ディスクの中心孔に脱着させるための光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置において、前記キャップの上部に対して近接及び離隔可能に配置されるガイド部材と、前記ガイド部材に対して相対的に摺動移動可能に結合され、前記ガイド部材が前記キャップの上部に置かれる時に、前記キャップと磁気的に結合される付着位置と、前記キャップと磁気的に解除される解除位置との間を移動する永久磁石部材と、を備える光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を提供する。

本発明の一実施例によれば、前記ガイド部材は、内部に移動空間が形成されている管状の部材であり、前記永久磁石部材は、前記ガイド部材の移動空間内で摺動できる。

本発明の他の実施例によれば、前記永久磁石部材は、ピストン末端形状の永久磁石と、該永久磁石に結合されるシャフト状のホールディング部材とからなり、前記ホールディング部材は、前記ガイド部材の移動空間の外部に連結されうる。

本発明は、前記第二の技術的課題を達成するために、光ディスクを装着できる回転ターンテーブル、光ディスクの中心孔を閉塞するためのキャップ、及び光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を備える光ディスクスピンコーティング用の装置を提供する。

本発明は、前記第三の技術的課題を達成するために、光ディスクの中心孔をキャップを利用して閉塞した後、前記中心部上に光硬化樹脂を供給し、前記光ディスクを回転させることにより、前記光硬化樹脂を光ディスクの全面に塗布して保護膜を形成する光ディスクの製造方法において、前記本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を利用して、前記キャップを脱着することを特徴とする光ディスクの製造方法を提供する。

以下、添付された図面を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置は、キャップを光ディスクの中心孔に脱着させるための光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置において、前記キャップの上部に対して近接及び離隔可能に配置されるガイド部材と、前記ガイド部材に対して相対的に摺動移動可能に結合され、前記ガイド部材が前記キャップの上部に置かれる時、前記キャップと磁気的に結合される付着位置と前記キャップと、磁気的に解除される解除位置との間を移動する永久磁石部材と、を備えることを特徴とする。

図２には、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置の概略図を示す。永久磁石部材２１は、ピストン末端形状の永久磁石２２と、これに結合されるシャフト形状のホールディング部材２３とからなりうるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者に明らかな限度内でその変形が可能である。したがって、例えば、前記永久磁石２２及びホールディング部材２３の全体が円筒形の永久磁石からなってもよい。一方、前記ホールディング部材２３の末端部は、移動空間の外部に連結されており、例えば、ロータリーモーターの軸及びカムを介して連結されて、ガイド部材２５の内部の移動空間を介して上下に摺動自在になっている。

前記ガイド部材２５は、内部に移動空間が形成されている管状の部材であって、その形状は特別に制限されず、３角形、４角形、５角形などの多角形はもとより、円筒形であってもよい。

前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置でキャップ１０を付着する時には、光ディスクの中心孔を閉塞する前記キャップ１０の上部にガイド部材２５を接触させ、ガイド部材２５の内部にある永久磁石部材２１を下部へ摺動させて、前記永久磁石部材２１の下端面と前記キャップ１０の中心上端面とを磁気的に結合させる。このような磁気的な結合とは、前記永久磁石部材２１が前記キャップ１０と必ず接触せねばならないということを意味せず、接触しなくても、磁力により前記キャップ１０を付着できる程度であればよい。このようにキャップ１０と磁気的に結合された前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を移動させて、光ディスク基板の中心孔上に前記キャップ１０を装着した後、前記ガイド部材２０の内部にある永久磁石部材２１を前記磁気的な結合が解除される位置まで上部へ摺動させれば、キャップ１０が脱着される。

本発明で使用されるガイド部材２５の末端部の形態は、図３Ａないし図３Ｃに例示したように、キャップの上部面と接触する面積を最小とする形態を有しうるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

図４には、本発明によって、光ディスク基板１１の中心孔にキャップ１０を装着する一例を示す。ターンテーブル２０の中心軸に光ディスク基板１１を装着し、脱着装置を移動させて、キャップ１０を前記光ディスク基板１１の中心孔へ位置させ、前記中心孔を閉塞させうる。図５には、本発明によって、キャップ１０及び脱着装置を脱着させる一例を示す。光ディスク基板の中心孔上に前記キャップ１０を装着した後、前記ガイド部材２５の内部にある永久磁石部材２１を前記磁気的結合が解除される位置まで上部へ摺動させれば、キャップ１０が離脱される。次いで、図６に示すように、ガイド部材２５を前記キャップ１０の上部面で離隔させれば、スピンコーティングを行う前工程が完了する。

本発明に係る光ディスクスピンコーティング用の装置は、光ディスクを装着できる回転ターンテーブルと、光ディスクの中心孔を閉塞するためのキャップと、前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置と、を備えることを特徴とする。

前記回転ターンテーブルの材質は、当業界で通常的に使用されるものであれば特別に制限されず、前記キャップの材質は、永久磁石により脱着が可能であるように金属などの磁性体でなければならず、例えば、ステンレススチールなどを挙げうる。

前記キャップを光ディスクの中心孔に装着した後には、前記キャップと光ディスクとの固定のために、両部材の間に真空をかけてもよく、このような場合であれば、後で前記キャップを離脱させる前には前記真空を除去せねばならない。

一方、本発明に係る光ディスクの製造方法は、光ディスクの中心孔をキャップを利用して閉塞した後、前記中心部上に光硬化樹脂を供給し、前記光ディスクを回転させることにより、前記光硬化樹脂を光ディスクの全面に塗布して保護膜を形成する光ディスクの製造方法において、前記本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を利用して前記キャップを脱着することを特徴とする。

本発明に係る光ディスクの製造装置及び光ディスクの製造方法は、記録層を備える追記型（Ｗｒｉｔｅ Ｏｎｃｅ Ｒｅａｄ Ｍａｎｙ：ＷＯＲＭ）及び消去可能型はもとより、記録された情報を再生のみをする再生専用型（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ；ＲＯＭ）光ディスクの製造にも使用でき、スピンコーティングによる光透過層を備える光ディスクには、特別な制限なしに何れも使用可能である。また、前記光透過層の以外にも、機械的な特性の向上のための保護膜、中間層膜またはラッカー層などをスピンコーティングする場合にも使用されうる。

図７は、本発明によって、キャップを装着させた後、光硬化性樹脂をスピンコーティングする工程を示す。図７に示すように、キャップ１０の中心部にノズル３０を介して光硬化性樹脂４０を吐出した後、前記ターンテーブル２０を回転させてスピンコーティングを行う。前記光硬化性樹脂４０を吐出する工程で前記ターンテーブル２０の回転速度は、約２０ないし１００ｒｐｍと相対的に遅いことが好ましく、吐出が終わった直後には、速度を上げて均一な光透過層を形成する。前記スピンコーティング時の速度は、成膜しようとする光透過層の厚さと密接な関係があるが、速度が速いほど、生成された光透過層の厚さは薄くなる。一方、前記光硬化性樹脂は、当業界に通常的に使用されるものであれば特別に制限されず、例えば、アクリレート系の樹脂が主に使用される。

前記光硬化性樹脂をスピンコーティングした後には、前記キャップ１０を離脱させねばならないが、これは、前記光硬化性樹脂を硬化した後でも、硬化させる前でもよいが、光硬化性樹脂を硬化した後に離脱させる場合には、光透過層の境界面が微細に破壊されて、バー（バリ）が生じる恐れがあるため、光硬化性樹脂を硬化させる前に前記キャップ１０を離脱させることがさらに好ましい。一方、前記キャップを離脱させるために、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を前記キャップの上部に接触させる工程は、ターンテーブルを回転させている間でもよいが、ターンテーブルの回転速度を下げるか、または回転を停止させることがさらに好ましい。

本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置によれば、光硬化性樹脂の粘度が高い場合にも、スピンコーティング前後でキャップを容易に脱着させ、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用の装置及び光ディスクの製造方法によれば、光ディスクの製造工程の効率を向上させうる。

以下、好ましい実施例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明が必ずしもこれに制限されるものではない。

（実施例）
（実施例１）
全厚が１.１ｍｍであり、外径が１２０ｍｍであり、内径（中心孔の直径）が１５ｍｍであるポリカーボネート（ＰＣ）の光ディスク基板を射出成形した後、スパッタリング工程によりＡｇ合金／ＺｎＳ−ＳｉＯ_２／ＳｂＧｅＴｅ／ＺｎＳ−ＳｉＯ_２の４層膜構造を成膜して光ディスクを製造した。次いで、前記光ディスクをターンテーブルに位置させた後、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を利用して、キャップを光ディスクの中心部に装着した後、ガイド部材はそのまま置き、内部の永久磁石部材のみを上部へ移動させて、磁気的結合を除去してキャップを完全に装着した。次いで、光ディスクとキャップとを真空で固定した後、キャップの中心部にＥＢ８４０２（ＳＫ ＵＣＢ製）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ１８４（Ｃｉｂａ ＳＣ製）、Ｉｒｇａｃｕｒｅ６５１（Ｃｉｂａ ＳＣ製）及びメチルエチルケトンを含む紫外線硬化樹脂をスピンコーティングして光透過層を得て、光透過層の厚さは１００μｍとした。次いで、前記光ディスクとキャップとの間にかかっている真空を除去し、前記光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置のガイド部材を前記キャップの上部面に接触させた後、内部の永久磁石部材を下方へ移動して、磁気的に付着させた後、前記脱着装置を全体的に持ち上げて、光ディスクからキャップを分離した。最後に、ＵＶ光源を照射して、前記光硬化性樹脂を硬化させて光ディスクを製造した。数十回にかけて光ディスクのスピンコーティングを行った後にも、前記キャップと、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置とが離れない現象が発生しなかった。

（比較例）
（比較例１）
本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置の代りに、通常的な電磁石を利用した脱着装置を使用したことを除いては、前記実施例１と同じ方法で光ディスクを製造し、この時に使用した電磁石からなる脱着装置、及びキャップのスピンコーティング後の付着状態を図８に示す。その結果、前記樹脂で覆われたキャップを光ディスクから分離した後に、さらに新しい光ディスク上に前記キャップを装着する時、電磁石の電源を切っても樹脂の粘性によりキャップが電磁石から分離されない現象が発生した。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に記述したが、当業者ならば、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明を多様に変形または変更して実施できるということが分かるであろう。したがって、本発明の実施形態の変更は、本発明の技術を逸脱できないものであろう。

スピンコーティング時、基板上に光硬化性樹脂を吐出する位置の基板中心からの距離及び光透過層の厚さの分布を表す。 本発明に係る光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置の概略図である。 本発明に係るガイド部材の末端部形態を例示した図面である。 本発明に係るガイド部材の末端部形態を例示した図面である。 本発明に係るガイド部材の末端部形態を例示した図面である。 本発明によって、光ディスク基板の中心孔にキャップを装着する概略図である。 本発明によって、光ディスク基板の中心孔にキャップを装着した後、永久磁石部材を上部へ移動させて、磁気的な結合を解除させた状態を示す図面である。 本発明によって、ガイド部材をキャップの上部から離隔させた状態を示す図面である。 本発明によって、キャップを装着させた後、光硬化性樹脂をスピンコーティングする工程を示す図面である。 比較例によって電磁石を利用してキャップを付着させた状態を示す図面である。

符号の説明

１０ キャップ
１１ 光ディスク基板
２０ ターンテーブル
２１ 永久磁石部材
２２ 永久磁石
２３ ホールディング部材
２５ ガイド部材

Claims (6)

1. キャップを光ディスクの中心孔に脱着させるための光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置において、前記キャップの上部に対して近接及び離隔可能に配置されるガイド部材と、前記ガイド部材に対して相対的に摺動移動可能に結合され、前記ガイド部材が前記キャップの上部に置かれる時に、前記キャップと磁気的に結合される付着位置と、前記キャップと磁気的に解除される解除位置との間を移動する永久磁石部材と、を備え、前記ガイド部材は、内部に移動空間が形成されている管状の部材であり、前記永久磁石部材は、前記ガイド部材の移動空間内で摺動する光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置。
2. 前記永久磁石部材は、ピストン末端形状の永久磁石と、該永久磁石に結合されるシャフト状のホールディング部材とからなり、前記ホールディング部材は、前記ガイド部材の移動空間の外部に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置。
3. 光ディスクを装着できる回転ターンテーブル、光ディスクの中心孔を閉塞するためのキャップ、及び請求項１または２に記載の光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置を備える光ディスクスピンコーティング用の装置。
4. 光ディスクの中心孔をキャップを利用して閉塞した後、前記中心部上に光硬化樹脂を供給し、前記光ディスクを回転させることにより、前記光硬化樹脂を光ディスクの全面に塗布して保護膜を形成する光ディスクの製造方法において、請求項１または２に記載のスピンコーティング用のキャップの脱着装置を利用して前記キャップを脱着することを特徴とする光ディスクの製造方法。
5. 管状の部材である前記ガイド部材の末端が凹凸部を備えることを特徴とする請求項１に記載の光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置。
6. 前記凹凸部が鋸歯状または歯車状であることを特徴とする請求項５に記載の光ディスクスピンコーティング用のキャップの脱着装置。

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