JP4454413B2 - 光記録ディスク基板成形用のスタンパ、及び光記録ディスク - Google Patents

Description

本発明は、光記録ディスクの透明基板を成形するための光記録ディスク基板成形用のスタンパに関するものであり、そのスタンパを用いて成形された透明基板、及び、記録層を含む光記録ディスクに関するものである。

近年、ＣＤ、ＤＶＤを代表とした光記録ディスク、及び、その記録再生ドライブが世の中に広く普及している。
これらの光記録ディスクは、データ情報、画像情報などを保存するために用いられる。また、現在、光記録ディスクは、高速記録、高密度記録化が進んでおり、一方で記録再生ドライブ、及び、光記録ディスクの低価格化が進んでおり、ディスクメーカーは低価格で品質を向上させた光記録ディスクの提供を求められている。

光記録ディスクは、市販ドライブで記録再生を行うために、記録再生の互換性を確保する為に規格に準拠する必要がある。
当然のことながら、光記録ディスクの全面（内周から外周）において、その品質を確保する必要がある。
上述した様に近年の光記録ディスクは、高速記録、高密度記録化で、全面にわたる品質の確保が非常に困難になり、また、非常に重要となっている。

光記録ディスクの生産工程では、基本となる透明基板を作成した後、その上に各層を形成するが、基板、各層は何れも生産工程上で内外差が生じてしまう。
特に、透明基板の作成時には、現在の生産方法（一般には射出成型方法が用いられる）では、透明基板に刻まれる記録層形成用の溝の形状に内外差が必ず生じる。

そこで、近年、透明基板の記録層成形用の溝形状（凸状部）を成形するスタンパに対して、スタンパの溝形状（凸形状）に内外差を持たせることで、透明基板の成形時に生じる記録層成成形用の溝形状の内外差を補うという試みが種々行われている。

即ち、スタンパの溝形状（凸形状）に内外差を持たせる従来の技術として、例えば一つには、透明基板及びスタンパの溝形状（深さ、幅）を内周から外周に向かって変化させるというスタンパがある（例えば特許文献１参照。）。

また、例えば、透明基板及びスタンパの溝形状の幅を内周から外周に向かって広くし、外周側のランドの幅を内周側より小さくし、外周側の溝形状の側面の傾斜角θを内周側より小さくするというスタンパがある（例えば特許文献２参照。）。

また、例えば、透明基板の溝形状が内周から外周に向かって広くまたは深くなる（ＣＤ，ＤＶＤとは異なる再生方法を有する）という光情報媒体がある（例えば特許文献３参照。）。

また、例えば、透明基板の溝形状が内周から外周に向かって広く又は深くなるという光記憶媒体がある（例えば特許文献４参照。）。

特開平０５−１９８０１２号公報 特開２０００−２４２９７６号公報 特開２００２−１６３８４２号公報 特開２００２−２３７１００号公報

光記録ディスクの透明基板は、一般にスタンパを用いて射出成形するものであるが、上記特許文献１〜４に示す従来例においては、高密度化、高線速度記録用の光記録ディスクの成形には適していないことが、我々の研究で明らかになった。
特に特許文献２に示す従来例においては、溝形状の側面の傾斜θ、グルーブの内周の幅と外周の幅の比をも規定しているが、それでも高密度化、高線速度記録用の光記録ディスクの成形には適していないことが明らかになっている。

射出成型方法では、透明基板の製作の際に、外周側の記録層用の溝形状の側面の傾斜は、内周に比べて小さくなることが我々の検討結果から明らかである。
我々の検討結果では、この側面の傾斜が、記録特性に大きな影響を与えることが分かっており、溝形状の側面の傾斜の内外差も低減する必要があるが、通常、その傾斜の内外差がスタンパに成形した凸状部より大きくなってしまう。

確かに、射出成型では、透明基板、及び、スタンパともに外周側の溝形状（凸形状）を形成するのが困難であるが、外周側で溝形状（凸形状）の側面の傾斜が小さいほど成型が容易になる。
このスタンパを用いることで、溝形状の深さの内外差は低減でき、未記録特性（Push-Pull）の均一性を改善できるが、一方で記録特性は悪化してしまう。
我々の検討結果では、成型条件を最適化することで溝形状の深さの均一性の確保は可能であることが分かった。

本発明は、溝形状（凸形状）の傾斜に内外差を持たせることで、光記録ディスクの全面にわたり良好な記録品質を持つことができる光記録ディスク基板成形用のスタンパ、及び、光記録ディスクを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、光記録ディスクの透明基板に凸状部よりなる案内溝を有し、溶解した高温の樹脂を内周から流し込む射出成型方法で用いる光記録ディスク基板成形用のスタンパにおいて、
上記凸状部の側面の傾斜θが、内周から外周に向かって大きくなることを特徴とする光記録ディスク基板成形用のスタンパである。

請求項２に記載の発明は、上記内周側の上記凸状部の側面の傾斜θが、４０°〜５５°であることを特徴とする光記録ディスク基板成形用のスタンパである。

請求項３に記載の発明は、上記外周側の上記凸状部の側面の傾斜θが、４５°〜６０°であることを特徴とする光記録ディスク基板形成用のスタンパである。

請求項４に記載の発明は、上記凸状部の半値幅が、上記内周側から上記外周側にわたり同じ大きさであることを特徴とする光記録ディスク基板成形用のスタンパである。

請求項５に記載の発明は、上記凸状部間の溝の溝深さ、もしくは上記凸状部の高さが、上記内周側から上記外周側に向かって大きくなることを特徴とする光記録ディスク基板成形用のスタンパである。

請求項６に記載の発明は、上記請求項１乃至５の何れかに記載のスタンパによって形成された光記録ディスク基板上に、有機色素よりなる記録層が形成されていることを特徴とする光記録ディスクである。

本発明によれば、溝形状（凸形状）の傾斜に内外差を持たせることで、光記録ディスクの全面にわたり良好な記録品質を持つことができる光記録ディスク基板成形用のスタンパ、及び、光記録ディスクを提供することができる。

特に、請求項１に記載の発明によれば、全面にわたり、均一な信号品質を得ることが可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、内周での良好な信号品質を得ることが可能となる。
請求項３に記載の発明によれば、外周での良好な信号品質を得ることが可能となる。
請求項４に記載の発明によれば、記録感度の内外差が小さいディスクを得ることができる。
請求項５に記載の発明によれば、未記録（Push-Pull）均一性が良好なディスクを得ることができる。
請求項６に記載の発明は、本特許の効果を最も発揮することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る光記録ディスク成形用のスタンパ、及び、光記録ディスクについて説明するが、まず、本実施の形態の説明に先立ち、一般的な光記録ディスクの製法について説明する。

光記録ディスクは、一般に、下記のような方法で成形される。まず、成型機に付けた成型金型に透明基板に記録層を成形するための案内溝（凸状部）が形成されたスタンパを取り付る。
成型金型内に高温で溶解した例えばポリカーボネート樹脂を流し込み、金型の温度を制御しながら、圧力を掛け、スタンパを押し付けることで、スタンパの案内溝（凸状部）が転写された透明基板のディスクを成形する。

しかし、内周から溶解した高温の樹脂を流し込むという射出成型方法であるので、金型内に温度勾配ができるために、完成した成型基板（透明基板）の記録層を成形するための案内溝は寸法的に内外差が発生してしまう。
スタンパの案内溝（溝形状乃至は凸形状）に内外差がない場合、成型基板（透明基板）の案内溝（記録層成形用の溝形状）は、内周側で深く傾斜θも大きく、外周側で浅く傾斜θも小さくなることが、ＡＦＭ測定（Atomic Force Microscope：Digital Instrument社製評価機を使用）で分かっている。
即ち、透明基板の内周側は、スタンパの溝形状（凸状部）をほぼ完全に転写できているが、外周側は樹脂がスタンパの溝形状（凸形状）の奥まで入り込まないために、転写が不完全になり、傾斜θも小さくなってしまうということが明らかである。但し、外周側の溝形状の半値幅は、内周側とほぼ同じとなる。

一方、この透明基板上に、記録層、反射層、保護層が順次成形され光記録ディスクが完成する。
但し、光記録ディスクによって、各層の間に中間層が積層され、かつ保護層の上に、接着剤層、カバー基板が積層される。

光記録ディスクは、市販の記録ドライブで記録されるために、上述の案内溝（記録層成形用の溝形状）には、溝が蛇行することで情報が刻まれており、ドライブはその情報を読み取り、案内溝に再生ドライブが読取可能な情報を記録する。
従って、この案内溝（溝形状）に刻まれた情報は非常に重要な特性であり、特に、高速記録、高密度用の光記録ディスクでは、その品質の確保が記録特性と同様に重要である。

この案内溝（記録層成形用の溝形状）の蛇行の信号は、wobble信号と呼ばれ、そのＳＮ比をある一定以上に確保する必要がある。
このwobble信号のＳＮ比は、成型基板（透明基板）の溝形状から大きな影響を受けるめに、このＳＮ比を確保できる溝形状が要求される。
高密度の光記録ディスクの場合、隣の案内溝（溝形状）の影響を受けるために、溝幅を細くするか、溝の側面の傾斜を大きくすることで、ｗobble信号のＳＮ比は良くなる。

一方、記録特性に影響する透明基板の溝形状としては、我々の検討結果では、溝幅を広くして、溝の側面の傾斜を小さくすることで、特性が良くなることが分かった。
記録感度（最適な記録特性が得られる記録パワー）に影響する透明基板の溝形状としては、溝幅（半値幅）、溝深さが深く、浅くなったときに記録感度が上がる（必要記録パワーが下がる）。このため、記録感度は、内外差を小さくする必要がある。

上述の成型基板（透明基板）の溝形状、信号特性を考慮すると、スタンパの溝形状（凸状部）としては、成型基板（透明基板）の溝形状の側面の傾斜が同じになるように成形することで、内外差のない特性の良好な光記録ディスクを得ることができる。
しかし、スタンパに溝形状（凸形状）の幅の内外差（外周を細くする）を設けた場合、記録感度の内外差が悪化する。
また、透明基板の全面に対して、溝形状の幅、側面の傾斜を変更した場合には、wobble信号のＳＮ比、記録特性のいずれかが悪化する。

下記表1は、内周側（半径25mm〜28mm）でスタンパの溝形状（凸形状）の幅（半値幅）、溝形状（凸形状）の側面の傾斜を変更したときの信号特性を示す。

表１においては、光記録ディスクには、ＤＶＤの追記型ディスクＤＶＤ＋Ｒを用いた場合の計測結果を示しており、記録及びwobble測定には、Ｐｕｌｓｔｅｃ社製のＤＤＵ−１０００（ＮＡ：０．６５、波長：６５７ｎｍ）を用い、再生には、ＤＤＵ−１０００（ＮＡ：０．６０、波長：６５０ｎｍ）を用いた。記録は６倍速記録（２０．９ｍ／ｓ２）で実施した。

表１から、Ｓａｍｐｌｅ−４の溝幅０．３２ｎｍ、傾斜角４９°の場合がｗobbleＳＮ比、ＤＣjitterともに高く、記録感度ｍＷも最も高いことが分かり、Ｓａｍｐｌｅ−５の溝幅０．４８ｎｍ、傾斜角４９°の場合がｗobbleＳＮ比、ＤＣjitterともに低く、記録感度ｍＷも最も低いことが分かる。

下記表２は、内外で溝半値幅、溝傾斜、溝深さの内外差のないスタンパで成形した成型基板（透明基板）の溝形状を測定した結果を示す。

表２から、スタンパのあらかじめの設定による溝半値幅０．３７ｎｍ、側面の傾斜角度４９°を用いて成型基板（透明基板）に溝形状を成形た場合、内周側の溝傾斜は同じく４９°であり溝深さは０．１５８ｎｍであった。
しかし、成型基板（透明基板）の外周側の溝傾斜は４５°に狭くなり溝深さも０．１５３に減少（浅く）することが分かった。
この結果、スタンパは、透明基板に案内溝（記録層成形用の溝形状）を成形する凸形状（溝形状）の側面の傾斜θを、内周から外周に向かって大きく設定することで、成型基板（透明基板）の案内溝（溝形状）の側面の傾斜の内外差をなくすことが可能であることが分かる。

スタンパにおいて、透明基板に案内溝（記録層成形用の溝形状）を成形する凸形状（溝形状）の側面の傾斜θを、内周から外周に向かって大きく設定することで、このスタンパで成形した光記録ディスクは、その全面で良好な信号特性を得ることができる。

また、スタンパの内周側の凸形状（溝形状）の側面の傾斜θが４０°〜５５°であることで、良好なｗobble特性、記録特性を確保できる。
また、成型基板（透明基板）の外周側の溝形状の側面の傾斜は、内周に比べて５°程度落ちる傾向にあるため、外周側の溝形状の側面の傾斜は４５°〜６０°である必要がある。

スタンパで成形した成型基板（透明基板）の溝形状の溝半値幅の内外差は発生しないことが分かっており、記録感度の内外差を低減するためにも、スタンパの凸形状（溝形状）の溝半値幅は、全て同一とし、内外差が無いことが好ましい。

成型基板（透明基板）の外周側の溝形状の溝深さは、内周側に比べて浅くなる傾向にあるため、スタンパの外周側の凸形状（溝形状）の溝深さは内周側よりも深くすることで未記録の均一性を向上させることができる。望ましくは、５０Ａ程度外周側を深くすることが望ましい。

有機色素系の光記録ディスクの場合、記録すると、記録層を変質させるだけでなく、成型基板（透明基板）も変形させて記録マークを形成させるため、成型基板（透明基板）の影響を受け易い。
従って、有機色素系の記録層を有する光記録ディスクの場合、上述の最適化を図った成型基板（透明基板）で成型することが最も大きな効果を得ることができる。

次に、図１を参照して、本実施の形態に係る光記録ディスク成形用のスタンパについて説明する。図１は本実施の形態に係るスタンパの構成を説明する断面図であり、図示左側が内周側の一部を示し、図示右側が外周側の一部を示す。

本実施の形態のスタンパ１１は、図１に示すように、例えば一方の表面上に、透明基板の記録層成形用の溝形状を成形するための凸状部１３が成形されている。
凸状部１３の側面１５の傾斜θは、光記録ディスクの一面に対応する内周から外周に向って徐々に大きくなるよう形成されている。

スタンパ１１の凸状部１３の内周側の側面１５の傾斜θは例えば４０°〜５５°であり、凸状部１３の外周側（１３’）の側面１５の傾斜θは４５°〜６０°である。

スタンパ１１の凸状部１３の半値幅Ｗ３（Ｗ３’）は、内周側から外周側にわたり同じ大きさである。
即ち、内周側の凸状部１３のランド１７の幅をＷ１、該凸状部１３のフート１９の幅をＷ２とした場合、Ｗ３＝（Ｗ１＋Ｗ２）／２が成立する。
外周側の凸状部１３’のランド１７の幅をＷ１’、該凸状部１３’のフート１９の幅をＷ２’とした場合も、Ｗ３’＝（Ｗ１’＋Ｗ２’）／２が成立する。
そして、Ｗ３＝Ｗ３’であり、全周にわたり同一である。

また、スタンパ１１の隣合う凸状部１３（１３’）間の溝の溝深さ、もしくは凸状部１３（１３’）の高さｄ（ｄ’：ｄ<ｄ’）は、内周側から外周側に向かって大きくなるよう設定されている。

スタンパ１１の隣合う凸状部１３（１３’）間の溝形状の溝深さ、もしくは凸状部１３（１３’）の高さｄが、内周側から外周側に向かって大きくなる場合、各々の凸状部１３の半値幅Ｗ３（Ｗ３’）は全周にわたり同一であるから、各溝形状のグルーブ２１の幅Ｗ４は、内周側から外周側に向って大きくなる傾向にあるが、各グルーブ２１の幅Ｗ４の寸法は、全周にわたり同一となるように設定しても良く、即ち任意に設定して良い。

本実施の形態のスタンパ１１を用いて光記録ディスクを成形する場合も、まず、成型機に付けた成型金型に透明基板に記録層を成形するための案内溝（凸状部１３）が形成されたスタンパ１１を取り付る。
成型金型内に高温で溶解した例えばポリカーボネート樹脂を流し込み、金型の温度を制御しながら、圧力を掛け、スタンパ１１を押し付けることで、スタンパ１１の凸状部１３（溝形状）が転写された透明基板（図２参照）３１のディスクを成形する。

スタンパ１１で成形した透明基板３１は、図２に示すように、その一面の表面には、記録層成形用の溝形状３３が形成されている。
透明基板３１の溝形状３３の半値幅は内周側から外周側に向って一様に同一の幅Ｗ３にあり、かつ溝形状の深さｄも外周側に向って一様に同一の深さにある。

尚、透明基板３１上には記録層３５が成形され、記録層３５上には反射層３７が成形され、反射層３７上には保護膜３９が成形され、これにより光記録ディスク４１が成形される。

本実施の形態の実施例として、上記スタンパ１１を用いて、光記録ディスク４１としてのＤＶＤの追記型ディスＤＶＤ＋Ｒを成型しその溝形状３３の効果を確認した。
尚、記録及びwobble測定（未記録）には、Ｐｕｌｓｔｅｃ社製のＤＤＵ−１０００（ＮＡ：０．６５、波長：６５７ｎｍ）を用い、再生には、ＤＤＵ−１０００（NA：０．６０、波長：６５０ｎｍ）を用いている。記録は6倍速記録（２０．９ｍ／ｓ２）で実施した。
一方、スタンパ１１の凸状部（乃至は溝形状）１３の測定は、Digital Instrumental社製のＡＦＭ定装置で測定している。

下記表３は、上記スタンパ１１を用いて、ＤＶＤの追記型ディスＤＶＤ＋Ｒの透明基板３１に成型した記録層用の溝形状３３の測定結果を示しており、上段が内周、下段が外周の測定結果である。

表３に示す通り、従来のスタンパ（比較例-1）で透明基板を成型した場合に比べて、実施例−１，２は、jitter、wobble SN特性の内外差を改善できており、更に、実施例−３では、Push-Pull均一性を改善できていることが明らかとなった。

本実施の形態においては、内周側の側面１５の傾斜θが例えば４０°〜５５°であり、外周側の側面１５の傾斜θが４５°〜６０°であり、かつ半値幅が全側にわたり同一であり、溝の溝深さ、もしくは高さが外周側に向かって大きくなる凸状部１３を成形したスタンパ１１を構成したため、光記録ディスク４１の全面にわたり良好な記録品質を持つことが可能となった。
また、スタンパ１１で成形した本実施の形態の光記録ディスク４１は、jitter、wobble SN特性の内外差の改善、及び、Push-Pull均一性の改善をも図ることができた。

上記スタンパ１１で成形した上記透明基板３１の記録層３５は、有機色素であることが好ましく、有機色素を用いた場合、上述した効果を最も発揮することができる。

本発明の実施の形態に係るスタンパの構成を説明する一部断面図である。 上記スタンパで成形した透明基板を含む光記録ディスクの構成を説明する断面図である。

符号の説明

１１ スタンパ
１３ 凸状部
１５ 側面
１７ ランド
２１ グルーブ
３１ 透明基板
３３ 溝形状
３５ 記録層
４１ 光記録ディスク

Claims (6)

1. 光記録ディスクの透明基板に凸状部よりなる案内溝を有し、溶解した高温の樹脂を内周から流し込む射出成型方法で用いる光記録ディスク基板成形用のスタンパにおいて、
   上記凸状部の側面の傾斜θが、内周から外周に向かって大きくなることを特徴とする光記録ディスク基板成形用のスタンパ。
2. 上記内周側の上記凸状部の側面の傾斜θが、４０°〜５５°であることを特徴とする請求項１に記載の光記録ディスク基板成形用のスタンパ。
3. 上記外周側の上記凸状部の側面の傾斜θが、４５°〜６０°であることを特徴とする請求項１または２に記載の光録ディスク基板成形用のスタンパ。
4. 上記凸状部の半値幅が、上記内周側から上記外周側にわたり同じ大きさであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の光記録ディスク基板成形用のスタンパ。
5. 上記凸状部間の溝の溝深さ、もしくは上記凸状部の高さが、上記内周側から上記外周側に向かって大きくなることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の光記録ディスク基板成形用のスタンパ。
6. 上記請求項１乃至５の何れかに記載のスタンパによって形成された光記録ディスク基板上に、有機色素よりなる記録層が形成されていることを特徴とする光記録ディスク。

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