JPH0227539A - 光ディスク基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク基板およびその製造方法に係り、特
に転写性、記録性能、トラッキング時の面撮れ、記録耐
久性（光ディスク寿命）および生産性に優れる光ディス
ク基板およびその製造方法。

−に関する。

〔従来の技術〕

従来技術による光ディスク基板の製造方法として・■ガ
ラス板の上に紫外線硬化性樹脂を設け、その樹脂に所望
のピット、グループを転写する２Ｐ法（例えば、特開昭
５３−８６７５６　）　、■スタンパを設けた型の中に
、紫外線硬化性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を注型硬化さ
せる注型法（例えば、特開昭ｓｓ　−１６ｏ３ｓａ　）
、■スタンパを設けた型の中に、熱可塑性樹脂を射出充
填・固化させる射出成形法（例えば、特開昭ｓ＋ｓ　−
１２７９４１）、■プラスチックのシート材をスタンパ
にて加熱プレス成形するプレス法（例えば、特開昭６２
−１９２０４４　）の４方法がある。

しかし、いずれの場合においても光ディスクにおける記
録膜を形成する基板情報面は基板のプラスチック部分で
ある― 〔発明が解決しようとする課題〕 そのため、上記従来技術ではピット等の転写および記録
膜部分において、■スタンパとの熱膨張−率差（あるい
は成形収縮）が大きいため、スタンパ離型時にピット等
に変形や欠損が生じる、■熱伝導性が悪く、レーザ光で
の記録において記録域のにじみ現象が生じるｔ■硬度が
低いため、２枚のディスク基板の貼シあわせＶＣオいて
接着剤等のむらによる記録面の変形が生じ、トラッキン
グ時の面振れが大きくなる。■耐熱性に劣るため、情報
の記録・読みだし・消去の長期繰返し寿命が短いなどの
問題がありた・ 本発明の目的は、上記した■ピット等の転写性向上、■
記録域のくじみ現象野防止、■トラッキング時の面振れ
低減、■ディスクの長寿命化・高信頼化し、かつ生産性
の高い光ディスク基板およびその製造方法を提供するに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、■スタンパとの熱膨張率差（あるいは成形
収縮〕が小さい、■熱伝導率が大きい、■硬度が高い、
■耐熱温度が高いという性質を持つ光学材料であるガラ
スそのものを加熱プレス成形することによって達成され
る・ 〔作用〕 本発明によれば、一般に、スタンパの熱膨張率１２．８
×１０／υに対して、ガラスは６．５〜Ｂ、９　Ｘ　１
０　／ｌで１プラスチツクは６５Ｘ１０　／ｌであり、
ガラス転・移温度から離型までの温度低下がガラスの場
合１５０℃・プラスチックの場合５０υとすると、離型
時におけるスタンパとの寸法ミスマツチはガラスの方が
少なく離型時におけるピット等の変形ポテンシ・ヤルが
少ない。更に、ガラスの熱伝導率は１０Ｘ１０・ψ・Ｋ
（熱拡散率６Ｘ１０）、プラスチックの熱伝導率は１．
５Ｘ１０　’Ｗ／ｍ−Ｋ　（熱拡散率４Ｘ１０−’）で
あシ、相変化形記録膜にレーザー光で記録する時には約
２００でに温度が上がシ、その熱が基板を通して逃げ易
いガラスの方が記録膜への記録にじみ現象が生じにくい
。

また、ガラスの硬度は５００１１１／−で、プラスチッ
クの硬度は１０〜２０　ｋｆ／−である。ディスク基板
貼夛あわせ時の接着剤等のむらが基板変形の原因になる
が、この変形によるトラッキング時の面振れが生じない
限界は硬度３０に−９７−以上であシ、ガラスでは面振
れに対して非常に有利である。

また、成形法としてプレス法を採用しているため光ディ
スク基板の高速複製が可能である。等の種々の作用効果
を生じる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。

第１図は本発明による光ディスク用ガラス基板プレス成
形装置１である。先づ、本装置の構成について説明する
。プレス装置の上型４には、スタンパ２が内周スタンパ
ホルダ６と、外周スタンパ・ホルダ７による機械的固定
、および真空バス１５を利用した真空チャック方式によ
りて取りつけられている・また、中心合せのための穴１
０、成形後のガラス板離型のためのエジェクタスリーブ
９、上型部エジェクタ用Ｎ鵞ガスパスが設けられている
。

下型５には成形しようとするガラス板３が中心合せボス
８に設置されている。また、成形後のガラス板３を離型
、瑠出しのためにエジェクタロッド１１、およびエジェ
クタ用Ｎ２ガスバス１３が設けられている。

上型４、下型５には温度制御のための熱電対１６゛が設
けられており、上、下型の精密温度制御および個別温度
制御のためにそれぞれヒータ２０．２１が設けられてい
る。

このプレス装置のガラス板成形部数シ囲む部分に上型４
．下型５．スタンパ２．ガラス板３を加熱するための加
熱ヒータ２２を備え良知熱槽１９そしてＮ！ガス雰囲気
槽１８がその外側に設置されている・。

次に、構成する部材の特徴等について説明する・。

スタンパ２は、光ディスク基板のプラスチック射・出成
形加工に用いられるとほぼ同様の厚みＯｊ　ｔｍ　。

で、Ｎｉ電鋳によシ製作されている。しかし、ガラ。

スのプレス成形においては、型汚れなどの離型性。

の点からガラスとのぬれ性を小さくする必要がある。本
実施例では、ピット、あるいはグループを１成形するた
めの突起２３を有する面、いわゆるスタンパ表面にＴｉ
Ｃのコーティングを施した。通常、ピット、グループの
深さは７００〜１ｓｏｏＡ、　　巾は。

１５μｍ程度であるため、コーテイング膜の膜厚を厚ぐ
するとピットやグループの正規の形状を損ね−るので厚
くても５００　Ａ以下におさえる必要がある°０本本実
側では、ピット、グループ形状の保持と膜寿命を考えて
２００Ａを採用した。

また、膜としてはＴｉＣのほかにＴｌＣＮ、あるいはＴ
ＩＣとＴｌＣＮの化合物を用いても効果は同じである。

また、コーティングしないでガラスとのぬれ性を小さく
する方法として、スタンパの表面を窒化処理を採用して
も良い。上型４、下型５ともに成形時の圧力による変形
を防止するために超硬材を用いた。上盤４のスタンパ２
に接する面および、下型５のガラス板３に接する面はあ
らさＲｍａｘα０２Ｓ以下の鏡面仕上げがされておシ、
双方ともスタンパを同じように、　ＴｉＣ膜のコーティ
ング処理がなされている。この場合の膜厚みは再研磨も
考えて５μｍとした。

その他、スタンパ内周ホルダ６、エジェクタスリーブ９
、中心合せボス８、エジェクタロッド１１のガラス板３
に接する面は全て前述したＴｉＣ膜のコーティング処理
を行な−）念。

下型５には成形されたガラス板の外径を定める之めの枠
２４が設けられている。これは、成形時のガラスの流動
による圧力損失を抑え、成形圧力の・均一化をはかって
転写均一化の効果をもたらすと同時に成形後のガラス板
の厚みも定めるもので、成形するガラス板３の初期厚み
ょシ小さい寸法となっている。本実施例ではその寸法差
としてα１■を採用した。

次に−３，５ｔｌ、２ｍの光ディスク基板の成形を例に
とって成形プロセスについて説明する。

まず、素材となるガラス板であるが、内径＋６１５゜鱈
、外径−８９−１厚みｔｌ、３ｍの円板状で、両面とも
あらさＲｍａｘ　０．０５　Ｓ　ＩＪ下の研磨品で、洗
浄済みのガラス板を用いた。

ガラス材種については、下表に示すように材種、Ｋよっ
て成形性（ガラス表面汚れ、型汚れ、離散性、加工性、
など）が異なる。総合的に評価して８に５．ＢＫ７．Ｆ
Ｋ５が成形性に優れる。そこで、特に成形温度が低く、
成形し易いＦＫｓを選定し、成形を行なり九。なお、光
ディスク基板の１定にあたっては、成形性のほかに一般
的に■比重が小さい、■屈折率が小さぐ、フレネル反射
による透過率損失が少ない、■熱拡散率の大きい、■破
壊強度の高い方向で選ぶ必要がある。

スタンパは、Ｉ８０規格のサンプルサーボ方式の相変化
型光ディスク用ピット（深さ０．１３μｍ、巾０．５μ
ｍ１長さｌ］、５〜１０μｍ）を成形するためのスタン
パを用いた。

表 成形雰凹気は、高温下による型・ガラスの漬化を防止す
るためＮ、ガス中（１，５気圧）とした。さらに、ゴミ
等の付着を嫌う光ディスク基板成形であるため、クリー
ン度クラス１００以下に保った。

プレス成形は、つぎに示す平原で行なった。

■　別個のＮ！ガス槽にて、該ガス板３をガラス転移温
度（４５８で）以下の４５０υに予熱しておく。

■　該予熱ガラス板３を、成形温度５８０ｖＫ加熱され
た上、型４．５に供給する。

■　該供給ガラス板３が５８０℃になりた時点でプレス
機構１７を作動させ該ガラス板３を圧縮する、そのとき
の最高圧力は１０００Ｋｆ／−である。

■　圧縮負荷状態を約１分保持し、スタンパによυピッ
トを転写成形する。

■　成形後、圧力を除去するが、型は開かせないまま、
冷却する。冷却は５８０℃から３００でまで行なう。そ
のときの冷却速度はガラス板３に生じる残留応力の発生
防止と生産性（成形タクト）を考慮して、次のよりにし
た。５８０ｖからガラス転１温度の４５８υまでは２０
０υ／ｍ　ｉ　ｎとし、４５８　ｔから４００℃までは
１０ｖ／ｍｉｎとし、４ｏｏｔカら４５００υまでは２
００℃／ｍｌ　ｎとした。

■　冷却後、先ず、上型４の離型Ｎ、ガスパス１２よ＃
）Ｎ２ガス１４を型内に出しながら型開を行う６型が開
きはじめると、それと同期して上型４に設けたエジェク
タスリーブ９を前進（降下）させガラス板３を確実に下
型４にくりっけながら型開を完了させる。

の　型開後、今後は、下型５に設けられた離盤歯ガスパ
ス１３よりガラス板３と下型５間に吹出しながら、エジ
ェクタロッド１１を前進（上昇）させ成形されたガラス
板５をとシだす。型外への取。

出しは真空チャック吸盤を利用して行なう。ガラス板３
の吸着はピット転写していない中心部を利用して行なう
。

尚、成形プロセスにおいて、上記では、スタンパとガラ
ス板ともガラス転移温度以上でしかも同一温度で成形し
た。しかし、光ディスク基板成形においては、わずか０
．１μオーダーのその走め、ガラス板をガラス転移温度
以下にしておいてスタンパをガラス転移温度以上でも成
形できるし、また、ガラス板をガラス転移温度以上にし
ておいて一スタンパをガラス転移温度以下でも成形は可
能である。これらの方法は成形タクトの短縮および加熱
エネルギー等の節約になる。

また、ガラス基板の光学歪（レターデージ曹ン）を極め
て小さくしたい場合は成形後−ガラス転移温度よシ約ｓ
ｏ’ｅ低い温度から１で／ｍｉｎの設計速度で７ニール
すれば良い。このアニール処理によってレターデージ嘗
ンは１ｎｍ以下（ダブルパス〕にすることができる。

このようにして得られたガラス基板３は第２図に示すよ
うに片面に深さ０．１３μｍ５巾０．５μｍ、長さ０．
５μｍ〜１．０μｍのピット２５が形成され、その反対
側面はあらさＲｍａｘ　ｏ、ｏ２ｓ　ＬＪ、下の鏡面が
形成されたもので光ディスク基板として用いることがで
きる。第３図は、相変化形光ディスクに用いた例を示す
ものである。ガラス基板３０ピット形成面上には相変化
記録膜（８ｂ　−Ｓｅ−Ｂｌ系）２６が形滅されておシ
、その上に紫外線硬化性樹脂２７の保護膜が形成されて
いる・このような基板を接着剤２Ｂで貼シあわせること
によって第５図に示す光ディスクが製造される。

上記した例はピットを形成し、相変化形光ディスク基板
に供したものであるが、ピット、グルー・プを形成して
光磁気ディスク基板に供することもできる。

このようにガラス板の加熱プレス成形によって基板成形
することによって■プラスチック成形に見られる熱膨張
率差に起因するピットの転写・離聾時の変形がなく、ま
た、該ガラス基板を光ディスクに用いることによって、
■記録膜への記録時による熱の拡散不足による記録にじ
みがなくなる。

■硬度が高いため基板貼合せ時の接着剤のむらによる基
板変形に起因するトラッキング面振れがなくなる。■記
録膜を成形している面がガラスであるため、耐熱性に優
れ、熱による劣化、変形がなく、光ディスクとしての寿
命が長くなるなどの今までＫない特徴を有する。さらに
、これらに併せ１％次の効果もある。■光学歪（レター
デージ１ン）が小さい、■水を通さないため、記録膜の
はがれ、ふくれ現象がない。特に光磁気ディスクに用い
られるＦｅ　−Ｃｏ光記録膜においては水分による腐食
を防ぐための防湿膜を形成しなくても良い利点がある。

■基板全体がガラス体である丸め透過率が９９チと従来
のプラスチックのみの基板（透過率９０％）に比べて良
く、光効率の点で利点があるなどの効果がある。

次に第２の実施例を述べる。

実施例１では圧縮代０．１ｍをとシ、ガラス板３の最終
厚′みを下型４の枠２４の高さによって定められた。こ
こでは、圧縮代をとらないで当初のガラス板の厚みがほ
ぼ最終のガラス基板３の厚みとなる方法を第４図に示す
。スタンパ２はＮ１電鋳によってブロック状のものを作
成する。そして、該スタンパを機械加工し、ネジ等によ
って上盤４に設置する。

該スタンパの外周寸法は下型４０枠２４の内径寸法よシ
約２０μｍ程小さい程度のはめあいなるよう−に加工さ
れている。成形プロセスは実施例１と同じである◎この
方法ではガラス板の一部が型外に流出することがなく、
はぼ当初のガラス板５の厚みがガラス基板３の厚みとな
るとともに、成形された基板にはほとんど成形パリがな
く、後加工の必要がなくなる効果がある。また、基板に
は内周ホルダの突出部が転写されていない平滑なものが
得られを効果がある。

また、第３の実施例として一度のプレス成形によりて２
枚の基板を得る方法を第５図に示す・下型５には、上型
４と同じようにスタンパ２が設けられておシ、中間型２
９に第５図に示すように上下に２枚のガラス板３を真空
チャックによって設置する。その場合、Ｎ１ガスパス３
０を吸引し、真空チャックに利用する。成形プロセスは
第１の実施例に示したものと同じである。スタンパ２か
らの離凰はやはシ第１の実施例と同じであるが・中間ｆ
ｉ２９からの離型中履は２枚のガラス板５をつけたｉま
の中間型２９を上・下型４．５の間からなシ出し、真空
チャック用に使用していたＮ２ガスパス〕０にＮ２ガス
を送り込み離型に供す。これによシ、同じ圧力容量のプ
レス機械で、−度のプレス成形により２枚のガラス基板
５を得ることができ生産性を向上させることができる。

ディスク基板としての性能効果は第１の実施例の場合と
同じである１更に第４の実施例として、穴あき円板状の
以外、即ち所望の光ディスク基板寸法以外のガラス板３
をプレス成形し、成形と同時に所望のディスク基板寸法
に中心穴および外径加工する方法を第６図に示す。原理
的には中心と外周部にプレス抜き機構を設けたものであ
る。

ここでは、第２の実施例に示したようにスタンパはＮ１
電鋳によジブロック状に形成したものを。

用い、中心に穴をあけ裏面にはスライドによる取付機構
を設は上を４に設置したものである。上・下型４．５の
中心部と外周部にプレス抜き機構３１゜３２を設は九。

成形プロセスとしては第１の実施例と同じであるが、上
型４と下盤５とでガラス板を加圧成形している間に、中
心および外周部のプレス抜き機構１１．３２を作動させ
中心と外周部の切断加工を行なうものである（第７図）
。この−場合、ガラス板３が割れさけるためにガラス板
はガラス転移温度以上であることが望ましい。

この方法では、任意の形状のガラス板を成形できるので
ガラス板の前加工が省略できる効果がある。

以上述べたように本発明によれば、上記した技術課題に
対して以下の効果がある。

（１）　　プラスチックよシ熱膨張率の小さいガラス板
をプレス成形するのでスタンパとの寸法ミスマツチが少
°ないため、転写性の良い光ディスク基板。

を得ることができる・ （２）　　プラスチックより熱伝導率（あるいは熱拡散
率）の大きいガラス部が光ディスクの記録膜側に存在す
るので、記録時の記録にじみガどのない高精度の光ディ
スクを得ることができる。

（３）プラスチックより温度の高いガラスを用いている
ので基板貼シ合わせ時の接着剤むらによる基板変形に起
因するトラッキング面振れを生じない光ディスクを得る
ことができる◎ （４）　　プレス成形法を採用しているので・基板０生
産性の高い複製製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による第１の実施例による光ディスク用
ガラス基板成形装置を示す断面図、１ｇ２図は本発明に
よる光ディスク用ガラス基板を示す断面図、第３図は相
変化形光ディスクを示す断面図、第４図は第２の実施例
によるプレス成形部を示す断面図、ＷＩＳ図は第３の実
施例による２枚同時成形する機構を示す断面図、第６図
は第４の実施例によるガラスの内・外周プレス切断する
機構を示す断面図、第７図は第４の実施例によるガラス
の内・外周プレス切断を示す断面図である。 符号の説明 １・・・光ディスク用ガラス基板成形装置２．２・・・
スタンパ ３・・・ガラス板 ３・・・ガラス基板 ４・・・上型 ５・・・下型 ６・・・内周スタンパホルタ ７・・・外周スタンパホルダ ８・・・中心合せボス ９・・・エジェクタスリーブ １０・・・中心合せ穴 １１、１１・・・エジェクタロッド １２・・・上型部離型Ｎ２ガスバス １３・・・下型部離型Ｎ２ガスパス １４・・・Ｎ２ガス １５・・・スタンパ真空チエツク用吸弓１６・・・熱電
対 １７・・・プレス装置 １８・・・加熱槽 １９・・・Ｎ２雰囲気槽 ２０・・・上型用加熱ヒータ ２１・・・下型用加熱ヒータ ２２・・・ヒータ ２３・・・ピッチ形成用突起 ２４・・・粋 ノ１ス 一２５・・・ピット ２６・・・相変化記録膜 ２７・・・保護膜 ２８・・・接着剤 ２９・・・中間型 ３０・・・中間型部Ｎ２ガスバス ３１・・・中心部プレス抜き機構 ３２・・・外周部プレス抜き機構 第１図 第２図 第３　図 ３′〃′ラス４畦杉ξ ２５　ｅ’、ト ２乙　言己金表脱 ２り　　イ呆１１１−月ヌ（ ２５捧１劃］ 萬　５　図 スタきハ０ Ｔ−竺 中間堅 第 牛 図 ２　　；ζり〕ノ望 ３７ｆ″ラス力之 牛よ− ５３里 ／り　　アしス堵〔１【 ２４　粋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報用ピットあるいはトラッキング用ピットおよび
   グループを転写させるためのスタンパを用いてガラス板
   を加熱プレス成形してなることを特徴とする光ディスク
   基板。 ２、２枚のガラス板を平坦部を有す中間型を介して重ね
   あわせて、該２枚のガラス板の外面を２枚のスタンパで
   同時成形することを特徴とする請求項１記載の光ディス
   ク基板。 ３、所望の光ディスク基板寸法以外のガラス板を用いる
   成形において、転写成形と同時に基板中心穴あるいは外
   形を所望の寸法に切断することを特徴とする請求項１記
   載の光ディスク基板。 ４、情報用ピットあるいはトラッキング用ピットおよび
   グループを転写させるためのスタンパにおいて、該情報
   用ピットあるいはトラッキング用ピットおよびグループ
   が存在する面に厚み５００Å以下のＴｉＣ、あるいはＴ
   ｉＣＮ、あるいはＴｉＣとＴｉＣＮとの化合物のコーテ
   ィング膜を形成したことを特徴とする請求項、記載の光
   ディスク基板。 ５、情報用ピットあるいはトラッキング用ピットおよび
   グループを転写させるためのスタンパにおいて、該情報
   用ピットあるいはトラッキング用ピットおよびグループ
   が存在する面を窒化処理したことを特徴とする請求項１
   記載の光ディスク基板。 ６、情報ピットあるいはトラッキング用ピットおよびグ
   ループ転写用のスタンパでガラス板を加熱プレス成形す
   ることを特徴とする光ディスク基板の製造方法。