JP4979089B2 - 光ディスクの製造装置 - Google Patents

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Description

この発明は、ディスク基板の膜厚を均一にすることができる光ディスクの製造装置に関する。
ディスク基板表面に光透過層となる保護膜を形成する際、又は、2枚以上のディスク基板同士を貼り合わせるために、一方あるいは双方のディスク基板に接着剤層を形成する際、一般に、ディスク基板の中心付近に液状物質を円環状に塗布してから高速回転を行い、液状物質を展延して膜厚を全体的に均一にしている。
ここで、ディスク基板の中心付近に塗布された液状物質は、遠心力によりディスク基板全体に拡がるが、回転を停止して遠心力がなくなると、液状物質の表面張力によりディスク基板の外周端に液状物質の盛り上がりが生じるという問題がある。このような外周端の盛り上がりがディスク基板の外周部の記録領域に及んだ場合には、レーザによる記録情報の読み取り、書き込みの際にエラーが生じる原因となるため、膜厚を均一にする必要がある。
ディスク基板の外周端に液状物質の盛り上がりを防止する方法として、ディスク基板の外周端を遮蔽する遮蔽板を介して外周端を除く領域に塗布された液状物質を紫外線で硬化させ、その後ディスク基板を回転させることにより外周端の未硬化の液状物質を振り飛ばし、全面に紫外線を照射して外周端の液状物質を硬化させることで、外周端の盛り上がりの高さを低減して全体的に平坦な層を形成している(例えば、特許文献1参照)。
特開平11−73691号公報
ところで、光ディスクの製造装置においては、1枚の光ディスクを製造するための処理時間を短縮するために、各製造工程の中でも特に処理時間を要する液状物質の塗布工程及び塗布された液状物質を高速回転の遠心力によって展延させるための展延工程を行うための装置、いわゆるスピン装置を複数台設け、同時並列処理する場合がある。同時並列処理によって液状物質が展延されたディスク基板は、1枚毎に硬化装置へ搬送され、順番に液状物質の硬化処理が行われる。そのため、同時並列処理によって液状物質の塗布及び展延が行われたディスク基板のうち、最初に硬化装置に搬送されて硬化処理が開始されるディスク基板と最後に硬化装置に搬送されて硬化処理が開始されるディスク基板とでは、時間のバラツキが生じてしまう。
ここで、ディスク基板の外周端に生じた液状物質の盛り上がりは、時間の経過と共に、その盛り上がり部分の液状物質の自重によって、ディスク基板の内周方向に流動するため、ディスク基板の外周端の盛り上がり部分を含めた外周部の膜厚が変動する。したがって、従来の装置構成のようにディスク基板上の液状物質と遮蔽板との間隔が一定の場合には、搬送時間のバラツキが生じた場合に、ディスク基板毎に硬化後の外周部の膜厚が不均一になるという問題があり、膜厚の均一性が要求される高記録密度の光ディスクになるほど顕著な問題となる。
例えば、4つのスピン装置を設けて液状物質の塗布及び展延を同時並列処理する場合には、最初に硬化装置に搬送されて硬化処理が開始される1枚目のディスク基板と最後に硬化装置に搬送されて硬化処理が開始される4枚目のディスク基板とでは、時間のバラツキが生じているため、外周端の盛り上がり部分の液状物質の内周方向への流動によって、外周部の膜厚が異なってくる。
さらに、ディスク基板に塗布され展延された液状物質に光を照射して硬化させる際には、ディスク基板の外周端に形成された盛り上がり部分を除去して膜厚を均一化するためにディスク基板を回転させながら、液状物質が遮光手段の底面に触れない程度に接近した僅かな間隔に保つ必要がある。そのため、ディスク基板を回転させるためのモータ等の回転駆動手段、及び回転によって飛散した液状物質を回収する回収機構が必要となり、これらの機構を備えてディスク基板に塗布された液状物質と遮光手段との間隔を制御して光照射範囲を調整することが困難であった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、液状物質が展延されたディスク基板の搬送時間によって発生する液状物質の膜厚変動を防止し、膜厚を均一にすることが可能な光ディスクの製造装置を提供することを目的としている。
上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、例えば、図1及び図2に示すように、液状物質が展延されたディスク基板を載置するディスク受台13と、ディスク受台に結合された回転軸21と、回転軸21に回転駆動力を与える回転駆動手段23と、回転軸21を回転自在に支持するケーシング22と、円環状の内周壁16b及び外周壁16cによって囲まれる円環状の凹部16dを有する液状物質の回収容器であって、内周壁16bでケーシング22を支持する第1の支持手段16と、第1の支持手段16の外周壁16cを支持する第2の支持手段17と、第2の支持手段17に結合された昇降軸31と、昇降軸31を通して第2の支持手段17を昇降させ、第1の支持手段16によって支持されたディスク受台13を昇降させる昇降駆動手段32と、上昇したディスク受台13に載置されたディスク基板11の回転中に、ディスク基板11に展延された液状物質12を硬化させる光照射手段44と、液状物質12の外周部に照射される光照射手段44の照射光を遮蔽する円環状の遮蔽手段40と、高速回転による液状物質12の展延の過程でディスク基板11の外周端に生じた液状物質12の盛り上がりの高さに応じて、遮蔽手段40と液状物質12との間隔を調整するための制御信号を昇降駆動手段32に与える制御手段33とを備える。
このように構成すると、ディスク基板上の液状物質と遮光手段との間隔を盛り上がりの高さに応じて制御することができるため、搬送処理時間によって変化する外周部の膜厚変動を防止し、膜厚を均一にすることができる。
また、上記課題を解決して係る目的を達成するために、例えば、図3、図4及び図5に示すように、遮断手段40と液状物質12との間隔は、ディスク基板11に塗布された液状物質12が展延された後、ディスク受台13に載置されるまでの搬送時間によって制御される。
このように構成すると、ディスク基板に塗布された液状物質が展延された後、ディスク受台に載置されるまでの搬送時間によって遮断手段と液状物質との間隔が制御されるため、複数のディスクを製造する際に、液状物質を展延するためのスピン装置の配置の構成により展延後載置されるまでの搬送時間の差がある場合に、ディスク基板毎に異なる盛り上がりの高さに応じた間隔の制御をすることができる。
また、上記課題を解決して係る目的を達成するために、第2の支持手段17は、第1の支持手段16の外周壁16cよりも大きな円環状壁17aを有し、この円環状壁17aで第1の支持手段16の外周壁16cを支持することで、回転駆動手段23が円環状壁内に非接触で保持される。
このように構成すると、回転駆動手段自体が非接触で第2の支持手段に保持されているため、回転駆動手段の回転に伴う振動を抑制することができ、遮断手段と液状物質とが接触することなく盛り上がりの高さに応じた間隔を保つことができる。
また、上記課題を解決して係る目的を達成するために、第1の支持手段16の外周壁16cの上端に、液状物質12の飛散を防止するためのカバー18を脱着可能に備え、さらに、第1の支持手段16の円環状の前記凹部16dの底面に液状物質12の回収孔16aを備える。
このように構成すると、ディスク基板と共にカバーを昇降することができるため、盛り上がりの高さに応じて遮蔽手段と液状物質との間隔を制御して回転する際に、ディスク基板の回転によって液状物質が飛散することを防止し、さらに、カバーに付着した液状物質を第1の支持手段に回収孔を通して排出することができる。
本発明によれば、液状物質が展延されたディスク基板の搬送時間によって発生する液状物質の膜厚変動を防止し、膜厚を均一にすることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
図1は、本発明に係るキュアスピン装置100の装置構成を示す図である。液状物質12が展延されたディスク基板11がディスク受台13に載置されている。液状物質12は、図3に示すように、スピン装置において、液体供給ノズルによりディスク基板の中心付近に円環状に塗布された後、高速回転によって展延される。液状物質12としては、例えば、紫外線によって硬化する紫外線硬化型樹脂であり、硬化後にディスク基板に形成された信号層を保護するとともに透明な光透過層として働く。回転駆動手段23は、例えばモータと変速機とを備え、回転軸21を通してディスク受台13を回転及び変速させる。回転軸21は、回転自在にケーシング22にて支持収納される。
第1の支持手段16は、円環状の内周壁16b及び外周壁16cによって形成される円環状の凹部16dを有する形状をしており、その内周壁16bの内周面とケーシング22の外周面とが固定されている。第1の支持手段16の円環状の凹部16dは、液状物質を回収するための容器として機能し、回収した液状物質は、第1の支持手段16の底部にある回収孔16aから不図示の排出管を通して排出される。
第2の支持手段17は、ケーシング22を通して第1の支持手段16によって支持されたディスク受台13、回転軸21及び回転駆動手段23の一体を収めることが可能な筒状の形状を有している。そして、その筒状の第2の支持手段17の上部開口端で第1の支持手段16を支持している。したがって、ケーシング22を固定軸として、第1の支持手段16の上部には、回転軸21に連結されたディスク受台13が存在し、第1の支持手段16の下部には、回転駆動手段23が存在している。回転駆動手段23は、第1の支持手段16によって支持されているのみで、第2の支持手段17には直接固定されていない。
第1の支持手段16の外周壁16cの上端には、ディスク基板11に展延された液状物質12を回転させながら光照射手段44により硬化させる際に液状物質12が飛散することを防止するためのカバー18が脱着可能に載置されている。
昇降軸31は、昇降駆動手段32の昇降動作により第2の支持手段17を昇降させるための軸である。昇降軸31及び昇降駆動手段32は、例えば、電動シリンダ、空気シリンダなどで構成される。
昇降駆動手段32は、制御手段33からの制御信号によって、昇降軸31を昇降させる。昇降軸31が昇降することにより、第2の支持手段17が昇降するため、第2の支持手段17により支持されている第1の支持手段16が昇降する。第1の支持手段16が昇降することにより、それに支持されているディスク受台13等の全体が昇降する。
液状物質12が展延されたディスク基板11の上方には遮蔽手段40が配置されている。さらに、遮蔽手段40の上方には、光を照射する光照射手段44が配置されており、ディスク基板11と光照射手段44との間に遮蔽手段40が位置する。遮蔽手段40は、光を実質的に透過しないアルミニウム等の光遮蔽材料からなり、ディスク基板11の外径よりも小さな内径と、ディスク基板11の外径よりも大きな外径を有する環状の部材である。遮蔽手段40の内径は、例えば、ディスク基板11の90%以上であって、ディスク基板の外形よりも小さい範囲である。
遮蔽手段40は、上部開口部及び上部開口部に比べて開口径の小さい底部開口部によって形成されるすり鉢状の開口部41を有しており、支持台45によって支持されている。上部開口部と底部開口部との間には、傾斜状の側面部43を有しており、効率的に光照射手段44からの光をディスク基板11上の液状物質12に照射するようにしている。遮蔽手段40の底部開口部の周りには、環状底面42が形成されており、液状物質12の液膜表面と接触しない程度に間隔が保たれる。開口部をすり鉢形状にすることで、ディスク基板11を上昇させる際に、遮蔽手段40がディスク基板11の外周に設けられるカバー18と干渉することなく、開口部の環状底面42のみをディスク基板11に展延された液膜に接近させることが可能となる。このような構成によって、光を照射する領域と遮蔽する領域とを高精度に制御することが可能となる。なお、カバー18を有さない構成の場合には、遮蔽手段40の開口部は、本実施の形態に限定されることはなく、平板に開口部を有しているものでも構わない。
図2は、ディスク基板11を光照射手段44の近傍まで上昇させた状態を示す図である。昇降駆動手段32により昇降軸31が上昇すると、第2の支持手段17が上昇し、それに支持されている第1の支持手段16によって、ディスク受台13が上昇する。昇降駆動手段32は、制御手段33からの制御信号によって、ディスク受台13を上昇させ、ディスク基板11に展延された液状物質12の液面と遮蔽手段40の環状底面42とが所定の間隔になるように高さを制御する。
図3は、本発明に係る光ディスクの製造工程を説明するための図である。主に、液状物質の塗布及び展延工程(Step1)、搬送工程(Step2)、第1の硬化工程(Step3)、展延工程(Step4)、第2の硬化工程(Step5)とからなる。液状物質の塗布及び展延工程では、4台のスピン装置51〜54が設けられている。ここで、以下の説明において、キュアスピン装置100に近い位置にあるスピン装置51に載置されるディスク基板11をディスク基板111とし、キュアスピン装置100から遠い位置にあるスピン装置54に載置されるディスク基板11をディスク基板114として説明する。また、ディスク基板111〜114のそれぞれに塗布される液状物質12を液状物質121〜124として説明する。スピン装置51〜54にディスク基板111〜114が載置されると、ノズル61〜64によって、ディスク基板上111〜114にほぼ同時に液状物質121〜124が塗布され、その後、ほぼ同時に液状物質121〜124が展延される(Step1)。液状物質12が展延されたディスク基板111〜114は、搬送装置70に搬送されて第1の硬化工程に進む(Step2)。
第1の硬化工程は、前述の本発明に係るキュアスピン装置100によって構成される。ディスク基板111〜114が順番にディスク受台13に載置されると、ディスク受台13が待機位置から上昇し、ディスク基板の外周端を遮蔽する遮蔽手段40を介して外周端を除く領域に塗布された液状物質に光照射手段44からの紫外線が照射される(Step3)。ディスク受台13は、第1の支持手段16により支持され、さらに第1の支持手段16は第2の支持手段17により支持されているので、昇降駆動手段32とは独立して、回転駆動手段23によりディスク受台13を回転することができる。したがって、ディスク受台13を上昇させた状態で紫外線を液状物質に照射する際には、ディスク基板13を回転させて膜厚を均一にした状態で液状物質を硬化させることができる。なお、第2の支持手段17は、第1の支持手段16の外周壁16cよりも大きな円環状壁17aを有し、この円環状壁17aで第1の支持手段16の外周壁16cを支持することで、回転駆動手段23が円環状壁内に非接触で保持されるため、回転駆動手段23の回転に伴う振動を抑制することができ、遮断手段と液状物質とが接触することなく盛り上がりの高さに応じた間隔を保つことができる。
ここで、ディスク基板111〜114は、同時に液状物質121〜124の塗布及び展延の処理が行われた後は、1ラインによる搬送装置70により、順番にディスク受台13に搬送されるため、最初に搬送されるディスク基板111と最後に搬送されるディスク基板114との間に、搬送装置に載置されてからディスク受台13に搬送されて載置されるまでの搬送時間の差が生じる(t1〜t4、t1<t4)。
ディスク基板111〜114の外周端に生じた液状物質121〜124の盛り上がりは、時間の経過と共に、その盛り上がり部分の液状物質の自重によって、ディスク基板の内周方向に流動するため、ディスク基板の外周端の盛り上がり部分を含めた外周部の膜厚が変動する。したがって、従来の装置構成のように、ディスク基板上の液状物質と遮蔽板との間隔が一定で、遮蔽板によって遮蔽される領域が常に一定の場合には、搬送時間のバラツキが生じた場合に、ディスク基板毎に硬化後の外周部の膜厚が不均一になる。
図4に、第1の硬化工程を説明するための図を示す。図4(A)は、4枚のディスク基板に対して同時に液状物質の塗布及び展延の処理が行われたディスク基板の内で最初にディスク受台13に搬送されて載置されたディスク基板111に第1の硬化工程を施す状態を示し、図4(B)は、最後にディスク受台13に搬送されて載置されたディスク基板114に第1の硬化工程を施す状態を示す。図4(B)に示すように、最後に搬送されるディスク基板114の外周端に生じた液状物質124の盛り上がりh4は、図4(A)に示す、最初に搬送されるディスク基板111の外周端に生じた液状物質121の盛り上がりh1に比べて低くなる傾向にある。
図4(A)に示すように、最初に搬送されるディス基板111の基板表面と遮蔽手段40の環状底面部42との間隔をH1とする。図1〜図3に示す制御手段33がディスク基板111の搬送時間t1に対応して、ディスク受台13を上昇させる制御信号を昇降駆動手段32に送信する。昇降駆動手段32は、制御手段33からの制御信号によって、ディスク基板111と遮蔽手段40との間隔がH1になるように、ディスク受台13を上昇させる。光照射手段44の照射条件にもよるが、遮蔽手段40の環状底面部42とディスク基板111の基板表面との間隔H1は、0.1mm〜1.0mmの範囲が好ましい。
上述のように遮蔽手段40の環状底面部42とディスク基板111の基板表面との間隔をH1に制御することによって、遮蔽手段40の直径L1からなる底部開口部を形成する内周端から所定の角度αで入射する紫外線の照射領域を調整することができる。ここで、所定の角度αは、遮蔽手段40の直径L1からなる底部開口部を形成する内周端からディスク基板111の基板表面に下ろした垂線との角度を示している。なお、その垂線がディスク基板表面と交わる点と、所定の入射角度αで内周端から入射する紫外線がディスク基板111の基板表面と交わる点との照射長さをr1とすると、照射領域は、直径L1+2r1となる。したがって、最初に搬送されるディスク基板111の外周端に生じた液状物質の盛り上がりh1の高さに応じて、照射手段40の環状底面部42とディスク基板111の基板表面との間隔を制御して照射長さr1を調整することによって、ディスク基板の外周端の液状物質の盛り上がり部分の高さによって生じるディスク基板の膜厚変動を防止し、膜厚を均一にすることができる。
次に、図4(B)に示すように、最後に搬送されるディスク基板114の基板表面と遮蔽手段40の環状底面部42との間隔をH4とする。昇降駆動手段32には、制御手段33からの制御信号によって、ディスク基板114と遮蔽手段40との間隔がH4になるように、ディスク受台13を上昇させる。ここで、光照射手段44の照射条件を図4(A)に示す実施例と同じ条件とした場合、遮蔽手段40の環状底面部42とディスク基板114の基板表面との間隔をH4は、0.5mm〜1.5mmの範囲が好ましい。
この実施例においても、遮蔽手段40の環状底面部42とディスク基板114の基板表面との間隔をH4に制御して、最後に搬送されるディスク基板114の外周端に生じた液状物質の盛り上がりh4の高さに応じて照射長さr4を調整することによって、ディスク基板の外周端の液状物質の盛り上がり部分の高さによって生じるディスク基板の膜厚変動を防止し、膜厚を均一にすることができる。
再び図3に戻って説明を続けると、第1の硬化工程が終了した後は、スピン装置55によりディスク基板を高速回転させることにより、外周端の未硬化の液状物質を振り飛ばす(Step4)。その後、第2の硬化工程において、光照射手段90により全面に紫外線を照射して未硬化部分の外周端の液状物質を硬化させる(Step5)。なお、第1の硬化工程において、外周端の遮蔽領域を除く照射領域の液状物質を完全に硬化させていない場合には、第2の硬化工程によって、完全に硬化させる。以上の工程により、外周端の盛り上がりの高さを低減して全体的に平坦な層を形成し、膜厚の均一な複数のディスク基板を得ることができる。
図5は、前述の各工程の装置構成を説明するための図である。なお、この実施例では、複数のディスク基板を図示するのを省略して、ディスク基板11としている。搬送装置70aによって4つのスピン装置51〜54の前にそれぞれ搬送された4枚のディスク基板11は、2つの移載アーム81及び82によって同時に4つのスピン装置51〜54に載置される。次に、スピン装置51〜54を低速回転させて、ノズル61〜64により液状物質を塗布する。液状物質が塗布された後に、スピン装置51〜54を高速回転させて、液状物質をディスク基板11の全体に展延させる。液状物質が展延されたディスク基板11は、移載アーム81及び82によって、再び搬送装置70aに載置され、矢印A方向に移動し、移載アーム83によって、矢印B方向に進む搬送装置70bに載置される。
搬送装置70bによって搬送されたディスク基板11は、移載アーム84によって1枚毎にキュアスピン装置100のディスク受台13に搬送される。キュアスピン装置100では、4枚単位で液状物質の塗布及び展延されたディスク基板11のそれぞれに対して、遮蔽手段40とディスク基板11との間隔を調整して外周部分の除く領域に光照射手段44により紫外線を照射して液状物質を硬化又は半硬化させる。硬化又は半硬化されたディスク基板は、移載アーム84によってスピン装置55に搬送され、未硬化部の外周部の液状物質を高速回転によって振り切り、全体的に均一な膜厚にする。その後、再び移載アーム84によって搬送装置70bに載置されたディスク基板11は、矢印B方向に搬送され、光照射手段90において、展延された液状物質の全体が完全に硬化される。
なお、装置全体の構成は、前述の実施例に限定されず、各工程の配置等、適宜変更しても良い。また、本発明において、制御手段33は、昇降駆動手段32を制御する他、回転駆動手段23を制御するような構成としてもよい。また、液状物質の塗布及び展延工程におけるスピンナ装置の数は、前述の実施例に限定されず、処理時間に合わせて適宜変更してもよい。
本発明に係るキュアスピン装置100の装置構成を示す図である。 本発明に係るキュアスピン装置100の装置構成を示す図である。 本発明に係る光ディスクの製造工程を説明するための図である。 第1の硬化工程を説明するための図である。(A)は、最初にディスク受台に搬送されて載置されたディスク基板に第1の硬化工程を施す状態を示す図である。(B)は、最後にディスク受台に搬送されて載置されたディスク基板に第1の硬化工程を施す状態を示す図である。 装置構成を説明するための図である。
符号の説明
11 ディスク基板
12 液状物質
13 ディスク受台
16 第1の支持手段
17 第2の支持手段
21 回転軸
31 昇降軸
40 遮蔽手段
44 光照射手段
51〜54 スピン装置
61〜64 ノズル
70 搬送装置
81〜84 移載アーム
90 光照射手段




Claims (3)

  1. 液状物質が展延されたディスク基板を載置するディスク受台と、
    前記ディスク受台に結合された回転軸と、
    前記回転軸に回転駆動力を与える回転駆動手段と、
    前記回転軸を回転自在に支持するケーシングと、
    円環状の内周壁及び外周壁によって囲まれる円環状の凹部を有する液状物質の回収容器であって、前記内周壁で前記ケーシングを支持する第1の支持手段と、
    前記第1の支持手段の前記外周壁を支持する第2の支持手段と、
    前記第2の支持手段に結合された昇降軸と、
    前記昇降軸を通して前記第2の支持手段を昇降させ、前記第1の支持手段によって支持された前記ディスク受台を昇降させる昇降駆動手段と、
    上昇した前記ディスク受台に載置された前記ディスク基板の回転中に、前記ディスク基板に展延された前記液状物質を硬化させる光照射手段と、
    前記液状物質の外周部に照射される前記光照射手段の照射光を遮蔽する円環状の遮蔽手段と、
    高速回転による前記液状物質の展延の過程で前記ディスク基板の外周端に生じた液状物質の盛り上がりの高さに応じて、前記遮蔽手段と前記液状物質との間隔を調整するための制御信号を前記昇降駆動手段に与える制御手段と、
    を備え、
    前記遮断手段と前記液状物質との間隔は、前記ディスク基板に塗布された前記液状物質が展延された後、前記ディスク受台に載置されるまでの搬送時間によって制御されることを特徴とする光ディスクの製造装置。
  2. 前記第2の支持手段は、前記第1の支持手段の前記外周壁よりも大きな円環状壁を有し、前記円環状壁で前記第1の支持手段の前記外周壁を支持することで、前記回転駆動手段が前記円環状壁内に非接触で保持される請求項1に記載の光ディスクの製造装置。
  3. 前記第1の支持手段の外周壁の上端に、前記液状物質の飛散を防止するためのカバーを脱着可能に備え、さらに、前記第1の支持手段の円環状の前記凹部の底面に前記液状物質の回収孔を備えている請求項1に記載の光ディスクの製造装置。
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