JPH07192321A - 光ディスク用プラスチック基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形により得られたプラスチック基板の
光学特性を改善し、高記録密度かつ高Ｃ／Ｎの光ディス
クを実現可能な光ディスク用プラスチック基板の製造方
法を提供する。 【構成】 射出成形法により作製された表面にプリフォ
ーマットパターンを有する光ディスク用プラスチック基
板に、該基板材料のガラス転移温度よりも１５℃〜３５
℃低い温度雰囲気中で、５分間〜３０分間のアニーリン
グ処理を施す。基板材料としては、ポリカーボネート樹
脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アモルファスポリ
オレフィン樹脂などを用いることができる。アニーリン
グ処理時の加熱方法としては、温風による高温槽が一般
的であるが、高周波による誘導加熱を利用することもで
きる。また、光ディスク用基板は水平或は垂直状態でも
よいし、回転させるなど動いている状態でアニーリング
処理してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク用プラスチ
ック基板の製造方法に係り、さらに詳しくは、当該プラ
スチック基板のアニーリング処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザ光を照射して情報の記録または再
生を行う光ディスク用の透明基板としては、ガラス基板
及びプラスチック基板があるが、プラスチック基板は、
ガラス基板に比べて量産性や取扱いの容易性それにコス
トが安いなどの点で優れており、光ディスク用透明基板
の主流となっている。

【０００３】光ディスク用プラスチック基板の製造方法
としては、量産性が高いことなどから、射出成形法が広
く用いられている。しかし、射出成形法によって作製さ
れるプラスチック基板は、微細な凹凸状のプリフォーマ
ットパターン（記録／再生用光を案内するためのプリグ
ルーブやプリフォーマット信号を信号変調したプリピッ
ト等）が刻まれたスタンパが備えられた金型内に溶融樹
脂を高速充填して、樹脂に上記プリフォーマットパター
ンを転写した後、金型内で急冷、固化して作製されるた
め、溶融樹脂の充填時に分子配向歪が生じやすく、しか
もそれが冷却時に冷却歪として凍結されるため、金型よ
り取り出された製品に残留歪を生じて、基板位相差及び
複屈折率が大きくなるという問題がある。

【０００４】一方、光ディスクにおいては、記録密度の
更なる向上を図ることが最も重要な技術的課題の１つに
なっており、トラックピッチがますます小さくなる傾向
にある。また、ＭＤ（ミニディスク）のように、グルー
ブ幅が広くランド幅が狭い溝形状の基板も現れている。
かように、トラックピッチが小さい基板やランド幅が狭
い基板には、転写性が高いこと、及び複屈折率が低いこ
とが特に要求される。しかるに、これらの両特性は、技
術的に相反するものであり、例えば転写性を向上させる
ために射出後の型締め圧を高くすると、光学主軸方向角
の等方性が悪くなったり、複屈折が大きくなるという問
題を生じる。したがって、基板の光学特性と転写性を同
時に満足させるマージンの広い成形条件の探索がますま
す困難になっている。

【０００５】また、記録可能な光ディスクとしては光磁
気ディスクが主流になっているが、光磁気ディスクにお
ける信号再生は、例えばカー効果など媒体の磁気光学効
果を利用し、直線偏光の偏光面のわずかな回転を検出し
て行うため、光磁気ディスク用の透明基板には、複屈折
が低いこと及び光学主軸の向きが揃っていることが再生
信号のキャリア対雑音比（Ｃ／Ｎ）を高める上で特に要
求される。光磁気ディスクを含めた光ディスク用の透明
樹脂基板材料としては、信号の転写性が良好でかつ安価
であることからポリカーボネート樹脂が最も多く用いら
れているが、ポリカーボネート樹脂は光弾性係数が大き
いために、成形条件の調整によっては、複屈折が低くか
つ光学主軸の向きが揃っている基板を作製することが難
しい。したがって、ポリカーボネート樹脂を用いて、再
生信号のＣ／Ｎが高い光磁気ディスクを作製すること
は、従来困難であるとされている。

【０００６】なお、従来より、射出成形されたプラスチ
ック基板の残留歪を減少する手段としては、例えば特開
昭５８−１５１２２２号公報及び特開昭６１−２０７１
９号公報に記載されているように、射出成形されたプラ
スチック基板にアニーリング処理を施すという方法が提
案されている。ここに、プラスチック基板のアニーリン
グ処理とは、射出成形された光ディスク用プラスチック
基板を所定の温度雰囲気中にて所定時間放置する処理を
いう。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記公知例により提案
されている光ディスク用プラスチック基板のアニーリン
グ処理は、基板の耐熱性（耐経時変形性）の向上を主目
的としたものであり、複屈折の改善及び光学主軸の等方
性の改善には不充分である。このため、高記録密度の光
ディスクや高Ｃ／Ｎの光磁気ディスクの開発にあたっ
て、複屈折の改善及び光学主軸の等方性の改善に有効な
光ディスク用プラスチック基板の製造方法の開発が嘱望
されている。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の実情に鑑みて
なされたものであり、その目的は、射出成形により得ら
れたプラスチック基板の光学特性を改善し、高記録密度
かつ高Ｃ／Ｎの光ディスクを実現可能な光ディスク用プ
ラスチック基板の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、射出成形法により作製された表面にプリフ
ォーマットパターンを有する光ディスク用プラスチック
基板に、該基板材料のガラス転移温度よりも２０℃〜３
０℃低い温度雰囲気中で、５分間〜３０分間のアニーリ
ング処理を施すという手段をとった。

【００１０】例えば、ポリカーボネート樹脂基板につい
ては、１１７℃〜１２７℃の温度雰囲気中で３０分間以
内のアニーリング処理を施すことによって、上記の目的
を達成できる。基板材料として、ポリメチルメタクリレ
ートやアモルファスポリオレフィンなど、他の熱可塑性
プラスチック材料を用いた場合にも、上記手段を適用で
きる。また、当該プラスチック基板は、光磁気ディスク
をはじめ、公知に属する任意の種類の光ディスクに用い
ることができる。

【００１１】アニーリング処理時に基板温度を所定温度
に保つ方法としては、温風による高温槽が一般的である
が、高周波による誘導加熱を利用することもできる。ま
た、光ディスク用基板は水平或は垂直状態でもよいし、
回転させるなど動いている状態でアニーリング処理して
もよい。

【００１２】

【作用】射出成形により得られる光ディスク用プラスチ
ック基板、特にポリカーボネート樹脂などの光弾性係数
の大きい材料からなるプラスチック基板は、射出成形時
に光学主軸方向角のばらつきや複屈折が大きくなりやす
いが、高温かつ短時間のアニーリング処理を施すと、光
学主軸方向角が揃えられ、複屈折率が小さくなり、さら
には基板表面の平滑度が改善される。したがって、光デ
ィスクのトラックピッチの狭幅化による記録密度の向上
と、高Ｃ／Ｎ化を達成できる。また、ピット変形などの
転写不良をある程度改善することもできる。

【００１３】

【実施例】以下の各実施例においては、同一の金型を用
いて同一成形条件の下で射出成形されたポリカーボネー
ト樹脂（ガラス転移温度約１４７℃）製のＭＤ用基板を
サンプルとして用いた。その外形寸法は、厚さが１．２
ｍｍ、内径が１１．０ｍｍ、外径が６４．８ｍｍであ
る。又、当該サンプル基板の片面には、幅が約１．０μ
ｍ、トラックピッチが１．６μｍ、深さが約７０ｎｍの
Ｕ字形溝からなるプリグルーブを転写した。

【００１４】〈実施例１〉アニール処理温度と光学主軸
方向角のばらつきの関係を調べるため、成形基板に８０
℃×３０分間、１００℃×３０分間、１２０℃×３０分
間の各条件下でアニーリング処理を施し、半径２４ｍｍ
における各基板の面内での光学主軸方向角を測定した。
測定は、周方向に４５°間隔で８ポイント行い、主軸の
方向角は基板の径方向を０°とした。よって、主軸の方
向角が０°もしくは９０°のとき主軸の向きが径方向あ
るいは周方向に揃っていることになる。測定結果を図１
に示す。また、比較例としてアニーリング処理を施して
いない基板の測定結果も併せて示す。

【００１５】図１より、アニーリング処理を施していな
い基板に比べて、アニーリング処理を施した基板は、い
ずれも一周内での光学主軸方向角のばらつきが小さくな
る。その効果は、アニーリング温度が高いほど高く、１
２０℃でアニーリング処理を施すと、光学主軸方向角の
ばらつきを約１５度以内になることがわかる。この実験
より、アニーリング処理が基板の一周内における光学主
軸方向角を揃える効果があり、処理温度が高いほど、そ
の効果が大きいことがわかった。

【００１６】〈実施例２〉アニーリング温度と複屈折の
関係を調べるため、成形基板に８０℃×３０分間、１０
０℃×３０分間、１２０℃×３０分間、１３０℃×３０
分間、１４０℃×３０分間の各条件下でアニーリング処
理を施し、半径２４ｍｍにおける各基板の複屈折を測定
した。

【００１７】光ディスクでは集束光で信号を読みとるの
で、光の斜め入射成分は無視できない。特に、ポリカー
ボネート樹脂基板では斜め入射光に対する複屈折が垂直
入射に対して著しく増大するので、斜め入射光の複屈折
を小さくすることが重要な課題である。本実施例では複
屈折の測定を、垂直入射光（０°）と斜め入射光（３０
°）で行い、両測定値の差を複屈折の斜め入射光変化量
（３０°−０°）とした。複屈折の測定は、波長６３．
２８ｍｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いて常温で行った。
図２に結果を示す。図２より明かなように、アニーリン
グ温度が高いほど、複屈折の斜め入射光変化量の値が小
さくなる。

【００１８】また、アニーリング温度を１２０℃に固定
し、アニーリング時間を５分から１２０分まで変化させ
て、複屈折の斜め入射光変化量とアニーリング時間の関
係を調べた。その結果を図３に示す。図３より、複屈折
の斜め入射光変化量の値はアニーリング時間３０分でほ
ぼ飽和し、処理時間５分でもアニーリング処理を施さな
い基板と比較して値が非常に小さくなっていることがわ
かる。また、複屈折斜め入射光変化量が飽和するアニー
リング時間はアニーリング温度の高いほど短くなること
を確認した。

【００１９】これらの実験より、アニーリング処理は複
屈折の斜め入射光変化量を小さくし、アニーリング温度
が高いほど、アニーリング時間が短くても大きな効果が
得られることがわかった。

【００２０】〈実施例３〉アニーリング温度と基板の傾
き角の関係を調べるため、成形基板に設定温度を変えて
各３０分間ずつアニーリング処理を施した。アニーリン
グ温度は８０℃〜１４５℃の範囲内で５℃間隔に設定
し、アニーリング処理後における基板の半径３０ｍｍの
位置での傾き角およびその１周変動を測定した。その結
果を図４に示す。図４より明らかなように、アニーリン
グ温度が１３０℃までは、傾き角にほとんど変化がなく
基板の機械特性に悪影響が及んでいないが、１３５℃以
上になると大きく変化し基板がうねってしまうことがわ
かる。

【００２１】これより、ポリカーボネート樹脂基板のア
ニーリング温度はガラス転移温度より約１５℃低い１３
０℃以下である必要のあることがわかった。また、この
温度範囲内でのアニーリング処理では、偏心、偏心加速
度、面振れ、面振れ加速度などの機械特性にも悪影響を
及ぼさないことを確認した。そして、ポリカーボネート
樹脂以外の樹脂でもガラス転移温度より１５℃以上高い
温度でアニーリング処理を行うと機械特性に悪影響を及
ぼすことがあることもわかった。

【００２２】これらの実験より、アニーリング温度はガ
ラス転移温度より１５℃以上低い温度にしなければなら
ないことが確認された。そして、より広いマージンを確
保するためには、基板材料のガラス転移温度より２０℃
以上低いアニーリング温度にすることが必要である。

【００２３】〈実施例４〉アニーリング温度と光磁気デ
ィスクの記録特性の関係を調べるため、成形基板に８０
℃×３０分間、９０℃×３０分間、１００℃×３０分
間、１１０℃×３０分間、１２０℃×３０分間、１３０
℃×３０分間の各条件下でアニーリング処理を施した。
そして、図５に示すように、これらの基板１のプリフォ
ーマットパターン形成面に、ＳｉＮ誘電体膜２と、Ｔｂ
−Ｔｅ−Ｃｏ系磁性膜３と、ＳｉＮ誘電体膜４と、Ａｌ
Ｔｉ反射膜５とを順にスパッタリング法で積層し、しか
る後に上記の各薄膜２〜５を紫外線硬化樹脂層６にて覆
って光磁気ディスクとした。

【００２４】これらの光磁気ディスクに磁界変調方式で
信号の記録を行い、しかる後に当該記録信号の再生を行
って、Ｃ／Ｎを測定した。記録条件は、線速度を１．４
ｍ／ｓ一定、記録パターンをデューティ比５０％の３Ｔ
細密パターン（周波数７２０ｋＨｚ，パルス幅６９４ｎ
ｓ）、記録磁界を１００Ｏｅ、記録パワーを４．５５ｍ
Ｗ、再生パワーを０．５ｍＷとした。

【００２５】このような条件において、各光磁気ディス
クのＣ／Ｎ測定を行い、基板アニーリング温度とディス
クＣ／Ｎの関係を調べた。結果を図６に示す。また、比
較例として、アニーリング処理を施していないディスク
の結果も併せて示す。なお、この図において、アニーリ
ング温度０℃のときが、比較例の結果である。図６よ
り、アニーリング温度が高い程Ｃ／Ｎは向上し、特にポ
リカーボネート樹脂のガラス転移温度より約２０〜３０
℃程度低い１２０℃〜１３０℃の範囲でアニーリング処
理を行うとＣ／Ｎの向上が顕著になることが明らかであ
る。

【００２６】かかる傾向は、光磁気記録膜（磁性膜）と
して、他の希土類−遷移金属アモルファス合金を用いた
場合にも、同様であった。

【００２７】〈実施例５〉アニーリング時間と光磁気デ
ィスクの記録特性の関係を調べるために、成形基板に温
度１２０℃で処理時間を変えてアニーリング処理を施し
た。アニーリング時間は５分から１時間までとし、各条
件の基板に実施例４と同様な方法で光磁気記録膜および
保護膜を成膜してディスクとした。そして、実施例４と
同様に方法で記録再生およびＣ／Ｎの測定を行い、アニ
ーリング時間とＣ／Ｎの関係を調べた。結果を図７に示
す。また、比較例として、アニーリング処理を施してい
ないディスクの結果もアニーリング時間０分として、併
せて示す。図７より、アニーリング時間が５分でもアニ
ーリング処理を基板に施していないディスクより約１．
０ｄＢもＣ／Ｎが向上し、基板アニーリング処理による
Ｃ／Ｎ向上の効果が充分に現れていることがわかる。ま
た、１０分以上アニーリング処理を続行しても、光磁気
ディスクのＣ／Ｎは、ほとんど改善されないことがわか
った。

【００２８】〈実施例６〉アニーリング処理による基板
表面の平滑化を調べるため、基板表面を走査形電子顕微
鏡（ＳＥＭ）で観察した。アニーリング処理を施してい
ない基板表面のＳＥＭ観察像を図８（ａ）に、１２０℃
の温度で３０分間アニーリング処理を行った基板表面の
ＳＥＭ観察像を図８（ｂ）に示す。これらの図から、ア
ニーリング処理すると、基板表面の平滑化に効果がある
ことが明らかである。

【００２９】また、樹脂収縮に起因して発生するピット
変形もアニーリング処理することにより小さくなること
を確認した。

【００３０】以上より、基板材料のガラス転移温度より
２０℃〜３０℃程度低い温度雰囲気中で３０分間アニー
リング処理すると、機械特性に悪影響を及ぼすことな
く、光学主軸方向角のばらつきが揃えられ、複屈折（特
に斜め入射光に対する複屈折）が低減され、さらには基
板表面が平滑化されて、光ディスクの記録密度の向上及
びＣ／Ｎの向上に効果があることが明らかとなった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、射出成形法により作成
された表面にプリフォーマットパターンを有する光ディ
スク用プラスチック透明基板に、該基板材料のガラス転
移温度より２０℃以下〜３０℃以下の温度雰囲気中で、
５分間〜３０分間のアリーニング処理を施すことによ
り、基板光学主軸方向角のばらつきが揃えられ、複屈折
が小さくなり、さらには基板表面が平滑化されて、光デ
ィスクの記録密度及びＣ／Ｎを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】アニーリング温度と光学主軸方向角の関係を示
すグラフ図である。

【図２】アニーリング温度と複屈折の斜め入射光変化量
の関係を示すグラフ図である。

【図３】アニーリング時間と複屈折の斜め入射光変化量
の関係を示すグラフ図である。

【図４】アニーリング温度と基板の傾き角の関係を示す
グラフ図である。

【図５】実施例に係る光磁気ディスクの要部拡大断面図
である。

【図６】アニーリング温度と光磁気ディスクのＣ／Ｎの
関係を示すグラフ図である。

【図７】アニーリング時間と光磁気ディスクのＣ／Ｎの
関係を示すグラフ図である。

【図８】アニーリング処理を施していない基板表面のＳ
ＥＭ観察図、並びに１２０℃×３０分間のアニーリング
処理を施した基板表面のＳＥＭ観察図である。

【符号の説明】

１ ポリカーボネート基板 ２ ＳｉＮ誘電体膜 ３ ＴｂＴｅＣｏ磁性膜 ４ ＳｉＮ誘電体膜 ５ ＡｌＴｉ反射膜 ６ 紫外線硬化樹脂保護膜

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 17:00 (72)発明者 堀田 隆 大阪府茨木市丑寅一丁目１番88号 日立マ クセル株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形法により作製された表面にプリ
   フォーマットパターンを有する光ディスク用プラスチッ
   ク基板に、該基板材料のガラス転移温度よりも２０℃〜
   ３０℃低い温度雰囲気中で、５分間〜３０分間のアニー
   リング処理を施すことを特徴とする光ディスク用プラス
   チック基板の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、射出成形されたポリ
   カーボネート樹脂基板に、１１７℃〜１２７℃の温度雰
   囲気中で、３０分間以内のアニーリング処理を施すこと
   を特徴とする光ディスク用プラスチック基板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記光ディスク用プ
   ラスチック基板が、光磁気ディスク用のプラスチック基
   板であることを特徴とする光ディスク用プラスチック基
   板の製造方法。