JP4185140B2 - 光ディスクスピンコーティング用の装置 - 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、キャップの装着時に光ディスクの上面とキャップの下面との間に空間が形成されており、前記両者の接触面積を制御することにより、光硬化性樹脂の浸入を防止できる光ディスクスピンコーティング用の装置に関する。

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。最近には、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れ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する技術が開示されているが、図２に示すように、キャップの内側面が全体的に光ディスクの表面と接触するように設計されているため、毛細管現象により前記キャップと光ディスクとの間に光硬化性樹脂が入り込んで、ディスクの中心部が汚染されるという問題点があった。このように、光硬化性樹脂が入り込めば、光ディスクの中心部にムラが生じて、外観上悪く、さらにドライバーに装着時、ドライバー駆動軸と前記光ディスクの中心孔とが合わずに、エラーが発生する可能性がある。

また、特許文献２には、キャップの外周部にテフロン（登録商標）（ポリ４フッ化エチレン）からなるシーリングを備えることにより、光硬化性樹脂の浸入を防止しようとする技術が開示されているが、前記キャップの構造上、光ディスクとキャップとの間に依然として微細な隙間が存在するため、これによる毛細管現象により樹脂が浸入して汚染される恐れがあり、キャップのエッジ部分が前記シーリングにより光ディスクの表面よりやや浮いており、これにより光硬化性樹脂をスピンコーティングする時に気泡を発生させるという問題点がある。
特開平１０−２８９４８９号公報 欧州特許第１３７８８９９号明細書

本発明が達成しようとする技術的課題は、従来技術の問題点を解決するために、キャップの形状を制御することにより毛細管現象を抑制して、光硬化性樹脂の浸入が著しく減って、汚染及びエラーのない光ディスクの製作が可能な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。

本発明は、前記技術的課題を達成するために、内側面が光ディスクの上面と接触しないように空間が形成されており、外側面の中心部は水平であり、半径方向の外側に行くほど低くなる傾斜を有し、外周部の末端は、光ディスクの上面と同じ高さを有し、前記キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さは０.２ないし３ｍｍであることを特徴とするキャップと、その中心部に、光ディスクの中心孔に挿まれる中心軸を有し、前記中心軸の末端部には、キャップを固定するための真空穴を備えるターンテーブルと、を備えることを特徴とする光ディスクスピンコーティング用の装置を提供する。

本発明の一実施例によれば、前記キャップの内部には、光ディスク表面と接触する部位を一つ以上備えうる。

本発明の他の実施例によれば、前記キャップの下端面の中心部には、テーパーを有する突出部を有し、前記ターンテーブルの中心軸には、前記キャップの突出部と凹凸構造に噛み合うようになっている溝を備えうる。

また、前記ターンテーブルの光ディスク支持台には、光ディスクを固定するための真空穴が備えられうる。

本発明のさらに他の実施例によれば、前記光ディスク支持台上に形成された真空穴は、前記ターンテーブルの中心軸の末端部に形成された真空穴と別個に開閉されるように別途の開閉装置を備えることが好ましい。

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装置は、内側面が光ディスクの上面と接触しないように、空間が形成されており、外側面の中心部は水平であり、半径方向の外側に行くほど低くなる傾斜を有し、外周部の末端は、光ディスクの上面と同じ高さであり、前記キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さは、０.２ないし３ｍｍであることを特徴とするキャップと、その中心部に、光ディスクの中心孔に挿まれる中心軸を有し、前記中心軸の末端部には、キャップを固定するための真空穴を備えるターンテーブルと、を備えることを特徴にする。

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装置の概略図を示す。キャップ１０の内側面と光ディスクの上面との間には空間１０ａが形成されているため、毛細管現象により光硬化性樹脂が浸入される恐れはなく、キャップと光ディスクとが接触する面１０ｂの半径方向の長さが０.２ないし３ｍｍであって、毛細管現象及び真空の漏れを防止できる。前記長さが０.２ｍｍ未満である場合には、スピンコーティング時にキャップを固定する真空が容易に漏れて、樹脂がキャップと光ディスク面との間に浸入する恐れがあり、３.０ｍｍを超過する場合には、毛細管現象により浸入された樹脂による汚染が無視できないほどに増大するため、好ましくない。一方、前記キャップの外周部の末端が光ディスクの上面と同じ高さを有するのは、光硬化性樹脂のスピンコーティング時に高さの差により気泡が発生することを防止するためである。

図３に示すように、本発明に使用されるキャップは、その内部に光ディスクの表面と接触する部位１０ｃを一つ以上備えてもよく、前記キャップと光ディスクとが接触する面１０ｂの半径方向の長さが微細な場合でも、このような追加的な接触部位を設けることにより、発生するかもしれない真空漏れによる樹脂浸入を防止するためである。

図４には、本発明の一実施例に係る光ディスクスピンコーティング用の装置の概略図を示す。キャップ１０の下端面の中心部には、テーパーを有する突出部１２が備えられており、前記ターンテーブルの中心軸には、前記キャップの突出部と凹凸構造に噛み合うようになっている溝２２が備えられているため、これは、キャップの装脱着時にキャップの位置が光ディスクの中央に正確に合わなくても装着を容易にする。前記突出部１２及び溝２２の形態は、互いに凹凸構造で噛み合う形態であれば、特別に制限されない。一方、前記キャップ１０の突出部１２とこれに対応する、ターンテーブル２０の中心軸２１の末端に備えられた溝２２の傾斜は、３０゜〜６０゜であることが好ましいが、このような範囲内の傾斜を有する場合のみに、前記キャップ１０の位置が光ディスク１１の中央に正確に合わなくても、キャップ１０が中央に移動して装着されうるためである。

また、本発明に使用されるターンテーブル２０の中心軸の末端部には、キャップ１０を固定するための真空穴２４がさらに備えられうる。これは、スピンコーティング時に真空により前記キャップ１０を光ディスク１１の表面と完全に密着させることにより、光硬化性の樹脂を浸入させない役割を行い、前記キャップの突出部１２と、ターンテーブルの中心軸の末端部に備えられた溝２２の中心とが一致しない場合でも、圧力により真空をかけることにより、前記突出部１２及び溝２２がその傾斜面に沿って摺動されつつ、互いに凹凸構造に噛み合うことにより、前記キャップが真中に移動することをさらに容易にする役割を行う。前記真空穴２４の個数及び位置は特別に制限されない。

また、図５に示すように、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、ターンテーブル２０の光ディスク支持台上に、光ディスク１１の装着時に真空により前記光ディスク１１を固定するための真空穴２３を備えたものでありうる。前記真空穴２３の位置は、前記支持台と光ディスク１１との間に位置するかぎり特別に制限されない。

一方、前記光ディスクの支持台上に形成された真空穴２３は、前記ターンテーブルの中心軸の末端部に形成された真空穴２４と別個に開閉されるように別途の開閉装置（図示せず）を備えることが好ましいが、スピンコーティング時には、両者とも真空がかかっており、スピンコーティング後にキャップ１０を除去する時には、キャップ１０部分のみの真空を除去し、ターンテーブル２０の真空は依然として維持させることにより、キャップが除去される時に光ディスクが共に持ち上げられることを防止できるためである。

前記キャップ１０の材質は、特別に制限されないが、磁石を利用して前記キャップ１０の脱着を行うことが一般的であるため、磁石により脱着を可能に金属などの磁性体であることが好ましく、例えば、ステンレススチールなどを挙げうる。また、前記キャップ１０の上端面に把持できる支持軸を備える場合であれば、前記キャップ１０は、ポリカーボネートなどの樹脂からなってもよい。一方、前記ターンテーブル２０の材質は、当業界で通常的に使用されるものであれば、特別に制限されない。

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、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。

以下で、本発明に係る光ディスクスピンコーティング用の装置を利用して、光硬化性樹脂をスピンコーティングする方法を説明する。

ターンテーブル２０上に光ディスク１１を装着した後、光ディスク１１の中心孔を閉塞するためにキャップ１０を装着する。次いで、真空穴２３、２４により前記光ディスク１１とターンテーブル２０との間、及び前記キャップ１０と中心軸２１との間に真空を維持させれば、スピンコーティングの全工程が完了する。次いで、キャップ１０の中心部にノズルにより光硬化性樹脂を吐出した後、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する。前記光硬化性樹脂を吐出する工程で、前記ターンテーブル２０の回転速度は、約２０ないし１００ｒｐｍと相対的に遅い速度であることが好ましく、吐出が終わった直後には、速度を速めて均一な光透過層を形成させる。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を脱着させなければならないが、これは、前記光硬化性樹脂を硬化した後でも、硬化させる前でも可能であるが、光硬化性樹脂を硬化した後に脱着させる場合には、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を脱着することがさらに好ましい。

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、本発明がこれにより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、前記光ディスクを図２に示すように、ターンテーブルに位置させた後、外周部の末端が光ディスクの上面と同じ高さを有し、キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さが０.２ｍｍであるキャップを装着し、光ディスクとキャップとを真空で固定した。次いで、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、前記キャップを除去した後、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。

（実施例２）
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、前記光ディスクを図５に示すように、外周部の末端が光ディスクの上面と同じ高さを有し、キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さが３.０ｍｍであるキャップを装着した後、ターンテーブルと光ディスクとの間及び光ディスクとキャップとの間を真空で固定した。次いで、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のみを除去し、前記光ディスクとターンテーブルとの間の真空は依然として維持させたまま、前記キャップを除去した後、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。

（比較例）
（比較例１）
キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さが０.１ｍｍであるキャップ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た。

（比較例２）
キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さが４.０ｍｍであるキャップ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た。

（比較例３）
図６に示すように、外周部の末端が光ディスクの表面より高く、下面が全体的に光ディスクと接触するようになっている従来技術によるキャップ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た。

（試験例１）
前記実施例１、実施例２、比較例１、比較例２及び比較例３で製造された光ディスクに対して中心部の汚染如何と、気泡の発生如何を肉眼で観察し、その結果を下記表１に表した。

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、本発明の今後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。

本発明によれば、光硬化性樹脂による中心部の汚染及び気泡の発生のない光ディスクを製造でき、キャップ及びターンテーブルの中心軸に互いに凹凸構造に噛み合う突出部及び溝を備える場合には、キャップの装着を容易にし、ターンテーブルの支持台上に中心軸上の真空穴と別途の開閉可能な真空穴を備える場合には、キャップの脱着時に光ディスクが共に持ち上げられることを防止できるため、作業性が著しく改善され、光ディスク製造工程の効率を向上させうる。

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。 本発明の実施例１に使用される光ディスクスピンコーティング用の装置の概略図である。 本発明に使用されうるキャップの一形態を示す。 本発明の他の具現例に係る光ディスクスピンコーティング用の装置を示す。 本発明の実施例２に使用される光ディスクスピンコーティング用の装置の概略図である。 従来技術によって比較例３に使用されるキャップの形態を示す。

符号の説明

１０ キャップ
１１ 光ディスク
１２ 突出部
２０ ターンテーブル
２１ 中心軸
２２ 溝
２３、２４ 真空穴

Claims (4)

1. 内側面が光ディスクの上面と接触しないように空間が形成されており、外側面の中心部は水平であり、半径方向の外側に行くほど低くなる傾斜を有し、外周部の末端は、光ディスクの上面と同じ高さを有し、前記キャップの外周部と光ディスクの上面とが接触する面の半径方向の長さは０.２ないし３ｍｍであることを特徴とするキャップと、
   その中心部に、光ディスクの中心孔に挿まれる中心軸を有し、前記中心軸の末端部には、キャップを固定するための真空穴を備えるターンテーブルと、を備え、
   前記キャップの内部には、光ディスク表面と接触する部位を一つ以上備えることを特徴とする光ディスクスピンコーティング用の装置。
2. 前記キャップの下端面の中心部には、テーパーを有する突出部を有し、前記ターンテーブルの中心軸には、前記キャップの突出部と凹凸構造に噛み合うようになっている溝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装置。
3. 前記ターンテーブルの光ディスク支持台には、光ディスクを固定するための真空穴が備えら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装置。
4. 前記光ディスク支持台上に形成された真空穴は、前記ターンテーブルの中心軸の末端部に形成された真空穴と別個に開閉されるように別途の開閉装置を備えることを特徴とする請求項３に記載の光ディスクスピンコーティング用の装置。

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