JPH0731827B2 - 光ディスクの形成法 - Google Patents

光ディスクの形成法

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JPH0731827B2
JPH0731827B2 JP3112488A JP11248891A JPH0731827B2 JP H0731827 B2 JPH0731827 B2 JP H0731827B2 JP 3112488 A JP3112488 A JP 3112488A JP 11248891 A JP11248891 A JP 11248891A JP H0731827 B2 JPH0731827 B2 JP H0731827B2
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mold
resin
replica
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optical disc
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの形成法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】光ディスクは、円形あるいは螺旋形のト
ラックに沿って一連のピットあるいはバンプ（表面変形
部）を形成したものであり、この種の光ディスクにおい
て、情報は、ピットあるいはバンプの長さ及び／又は２
つのピットあるいはバンプの間隔により記録される。そ
して、光ディスクに光ビームを照射すると、ピットある
いはバンプで変調されつつ反射されるので、受光器での
反射ビームの受光量は変化し、この反射受光量の差によ
り、光ディスクの情報を読み取ることができる。
【０００３】従来、光ディスクを形成する際には、まず
形成されるべき光ディスクの表面パターン（表面変形部
及び表面平坦部）に対応する表面パターンを有する金型
を準備し、該金型の表面パターンに溶融樹脂を付与す
る。その後、溶融樹脂を金型から取り外すと、所望の表
面パターンを有する光ディスクが得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の光ディスク
の形成法においては、溶融樹脂から光ディスクを形成し
ているので、光ディスクの剛性が不足し、光ディスクが
損傷し易い。
【０００５】また、従来の光ディスクの形成法において
は、溶融樹脂を金型の表面パターンに付与するだけであ
るので、金型の表面パターンが溶融樹脂に確実に転写さ
れない可能性がある。そこで、本発明の目的は、金型の
表面パターンが確実且つ正確に転写されしかも剛性の高
い光ディスクを形成する方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、光ディスクを形成する方法にお
いて、溶融樹脂が金型の表面パターンに接触する状態に
て、基板及び溶融樹脂の組合せ体を金型に押圧するステ
ップと、前記溶融樹脂を硬化させるステップと、前記基
板及び硬化した樹脂の組合せ体を金型から取り外すステ
ップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においては、基板及び溶融樹脂の組合せ
体を、溶融樹脂が金型の表面パターンに接触する状態に
て、金型に押圧し、溶融樹脂を硬化させた後、基板及び
硬化した樹脂の組合せ体を金型から取り外す。このよう
な光ディスクの形成法では、溶融樹脂が金型の表面パタ
ーンに接触する状態にて、基板及び溶融樹脂の組合せ体
を金型に押圧しているので、金型の表面パターンが溶融
樹脂に確実且つ正確に転写される。また、形成された光
ディスクは、基板と、硬化した樹脂とから構成されるの
で、硬化した樹脂のみから光ディスクを形成する場合と
比較して、剛性を向上させることができる。
【０００９】なお、以上のように形成された光ディスク
において、表面平坦部は光を反射して受光器での反射受
光量を高めるように作用し、一方、表面変形部は光を回
折して受光器での反射受光量を低下させるように作用す
るので、反射受光量の差により、表面変形部の光ディス
クの円周方向の長さに基づく情報、及び／又は、光ディ
スクの円周方向で隣接する表面変形部間の間隔に基づく
情報が読み取られる。
【００１０】次に、光ディスクの製造法の一例を説明す
る。
【００１１】光ディスクの製造の際には、マスタマトリ
ックス（主母型）に基づいて、主金型を形成し、該主金
型を用いて、光ディスクを形成する。また、主金型に基
づいて直接に光ディスクを形成する変わりに、主金型に
基づいて一旦サブマトリクス（副母型）を形成し、該サ
ブマトリクス（副母型）に基づいてサブ金型を形成し、
このサブ金型を用いて、光ディスクを形成してもよい。
以上のように、主金型あるいはサブ金型を用いて、光デ
ィスクを形成することができ、すなわち、主金型及びサ
ブ金型は、ともに、レプリカ（ｒｅｐｌｉｃａ、複製
物）、すなわち、光ディスクの「鋳込み」を行なうのに
使用出来る。
【００１２】主金型あるいはサブ金型を使用して、レプ
リカ（複製物）を作るには、例えば、０．０１１６〜
０．０２５４ｃｍ（４−１０ミル）の厚さを備えるマイ
ラ基質に、触媒を添加済みの重合可能な樹脂の極めて薄
い（約３−７ミクロン）層を均一に形成する。
【００１３】次に、当該樹脂を金型内に流入して接触さ
せ、当該樹脂が金型のくぼみ及び（又は）空洞全部に充
填するのを確実にするため、圧力を加える。次に、当該
樹脂を硬化させる。これにより、マイラ−基質と当該樹
脂の間の結合は完全になる。
【００１４】硬化後、マイラ基質及び重合済み樹脂は単
一構造体になっているため、その状態で金型から剥がす
ことが出来る。次に、この同じ金型は、実質的に同じ技
術を使って、後続のレプリカを鋳込むのに再度使用出来
る。
【００１５】このようにして鋳込まれたレプリカには、
次に、蒸着方法等により、反射金属層が付けられる。所
望に応じて、清浄なプラスチックの外側摩擦層を付ける
ことが出来る。
【００１６】関連米国特許及び米国特許出願で説明され
ているビデオ・ディスクとして、前記金型により生産さ
れた薄い可撓性ディスクを使用することが出来る。こう
したディスクは、今日までに開示されている適当な再生
機器をもって読取ることができる。
【００１７】単一のマトリクス（母型）から金型を大量
生産したい場合には、金型内にポリマ−を複数回鋳込ん
で複数のレプリカを形成し、該複数のレプリカがサブマ
トリクス（副母型）として機能し得るようにしてもよ
い。この場合には、複数のサブマトリックス（副母型）
に基づいて、複数のサブ金型が形成され得る。
【００１８】前記金型を使用すれば、アクリル−ポリエ
ステル組成物でレプリカを製造し得るし、該アクリル製
レプリカをメッキすれば、それ自体が配布し得るもので
ある。
【００１９】また、前記金型を利用すれば、樹脂の混合
物を最初に流入する事に依つて、レプリカを生産する事
ができる。他の鋳込み方法も利用でき、マイラ・ポリエ
ステル・フィルム基質を後で硬化済み樹脂に付与して固
着させる。
【００２０】次に、レプリカを金型から「はがす」。そ
して金属化工程が行われ、例えばアルミニウムの様に適
当に反射する金属が該レプリカの表面にコ−ティングさ
れる。
【００２１】表面に付与されたアルミニウム等の金属に
依る反射コーテイングは、情報を表わす変形領域及び当
該領域に隣接する平面領域の間の光学的コントラストを
高めるものである。さらに、清浄なプラスチック製の摩
擦層の付加的コ−ティングを、金属フィルムを損傷又は
損耗から保護するために付けてもよい。
【００２２】この型式のレプリカが、再生用として良好
な機能を発揮するためには、表面の不連続部を、隆起部
よりもむしろくぼみにした方がよく、このようなレプリ
カを作成するように、前記金型を形成しうることは云う
までもない。
【００２３】本願の出願人は、値の異なる電気信号を発
生させるため、光の分散及び光の反射を利用する読取り
技術が採用されるシステムを開発中であり、こうしたシ
ステムにおいては、「バンプ」又は「くぼみ」は、プレ
−ヤ装置から与えられた光を反射するよりもむしろ分散
させる作用があり、隣接するバンプ又はくぼみの間の表
面は、平面反射体として作用し、実質的に全ての光を、
プレ−ヤの光学的システムに戻す事が分った。
【００２４】別の設計例では、位相コントラスト光学が
採用してある。この場合には、各反射面の間隔を、ｎ×
（λ／４）（ここでλは再生輻射の波長、「ｎ」は奇
数）とし、それにより、一方の表面から反射した光を役
立つように干渉させ、かつ他方の表面からの光を役立た
ないように干渉させるのが望ましい事が明らかになって
いる。
【００２５】こうした特性を備えたオリジナルのマトリ
クスから、金型が作成され、該金型に依ってレプレカが
大量に生産される。
【００２６】
【実施例】構造及び作用の両者に関して、本発明の特徴
及びその他の目的及び利点は、本発明の好ましい実施例
の多くを示す添付図面に関連して行う以下の説明によ
り、良く理解されるであろう。しかしながら、添付図面
は、説明のためのものであり、本発明の範囲を限定する
ものではないことは云うまでもない。
【００２７】図１には、金型１０の一部分を斜視図にて
示す。金型１０の上面１２には、概ね同心状のらせんト
ラック１６に複数個のくぼみ１４が配設されている。
【００２８】個々のくぼみ１４は、概ね円形をなすよう
に配列されているが、トラック１６は不連続的であり、
隣接するくぼみ１４の間に平坦な面領域１８が設けられ
ている。
【００２９】図１に示した好ましい実施例には、くぼみ
１４を含むトラック１６が示してあるが、くぼみ１４の
変わりに、突起即ち「バンプ」を設けることも可能であ
る。
【００３０】次に、金型１０を製造する工程を、図２に
基づいて説明する。出発材料はマトリクス（母型）２０
であり、このマトリクス２０は、高さが約０．７ミクロ
ンで、半径方向に１ミクロンの一連のフオトレジストの
「バンプ」２４としてビデオ情報を配列したガラス製デ
ィスク２２である。バンプ２４は、同心円状の螺旋トラ
ック１６内にほぼ配列されており、隣接する２つのトラ
ック１６、１６の中心の間隔は、約２ミクロンである。
【００３１】前記金型１０を作成するために、マトリク
ス（母型）２０には、低溶融点の不透明材料２６の極め
て薄い層を表面に残してもよいし、又は残さなくともよ
い。この目的のためには、薄いビスマスのフィルムが適
していることが判った。必要に応じビスマスのフィルム
２６を、適当な化学的溶剤を使って除去してもよい。
【００３２】前記金型１０を作成するためのマトリクス
２０を準備するため、図示しない離型成分をマトリクス
２０上に塗布して乾燥させ、しかる後焼成する。或るプ
ロセスでは、フイッツ・ジエラルド・ポリビニ−ル・ア
ルコ−ル・モ−ルド・リリ−ズ（Ｆｉｔｚ ｇｅｒａｌ
ｄ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｌｃｏｈｏｌ ＭｏｌｄＲ
ｅｌｅａｓｅ）と称する市販の離型剤を、該離型剤の各
１部に対し水３部の割合で希釈して使用した。
【００３３】前述の如きマトリクス２０では、約２５ｃ
ｃの離型剤を、総量１００ｃｃに対して希釈して、濾過
し、次にマトリクス２０に塗布した。離型剤を空気中で
約１０分間乾燥し、次にマトリクスを、１４８．８℃
（３００°Ｆ）の温度で約３０分間焼成した。
【００３４】図２には、金型１０の作成に使用するのに
適する装置を示してある。加熱ユニット３０の上面に
は、良好な熱導体たるアルミニウム製のブロック３２を
載置してある。ガラス型マトリクス２０は、接着剤及び
緩衝体として作用するワックス３４を使用することによ
り、アルミニウム板３２に固着される。
【００３５】スペ−サ−３６は、金型１０作成用の容積
部を生じさせるために設けられている。好ましい実施例
では、高さが約０．０３５４ｃｍ（１４ミル）の第１ス
ペ−サ３６をマトリクス２０の周縁部の周りに設置し、
厚さが約０．０１７７３ｃｍ（７ミル）の第２スペ−サ
３８を、マトリクス・ディスクの中心に設置してある。
【００３６】ガラス板４０には、エラストマ材料を付着
させるプライマ化合物４２を被覆する。こうしたプライ
マ化合物としては、例えば、米国ゼネラル・エレクトリ
ック社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐ
ａｎｙ）から、プライマＳＳ４１２０という商標の下で
販売されているものがある。プライマ化合物４２は、約
３０分間、空気乾燥される。
【００３７】好ましい実施例では、金型１０は、ゼネラ
ル・エレクトリック社からＲＴＶ６１５Ａシリコ−ン・
ゴムと称して販売されている如きシリコ−ン・ゴムエラ
ストマで作成されている。
【００３８】以後説明するプロセスでは、約２００ｇの
シリコ−ン・ゴムに対し、２０ｇの当該化合物に適した
触媒を添加すれば、厚さが約０．０３５４６ｃｍ（１４
ミル）で直径約３８．１ｃｍ（１５ｉｎ．）の金型１０
を作成するのに十分であることが判った。
【００３９】シリコ−ン・ゴムと触媒の混合物を、約１
５分間に亘って混合して濾過し、全ての泡が消え去るま
で脱気した。次に、当該化合物を、すでに離型剤で処理
済みのマトリクス２０の表面上に注いだ。プライマ化合
物４２を付着したガラス板４０を、プライマ化合物を下
にして、スペ−サ３６、３８上に設置し、直ちにゴム触
媒混合物の上に載置する。
【００４０】次に、ゴム・プラテン４４をガラス板４０
上に設置し、おもり４６をプラテン４４上に載置して、
均一な圧力をガラス・ディスク２２の表面上に与える。
【００４１】次に、ゴム混合物を硬化させる。その時の
温度及び硬化時間は勿論関連性がある。７１℃乃至９
３．３℃（１６０°Ｆ乃至２００°Ｆ）の低い温度に対
しては、約１２時間の硬化時間が必要である。これより
高い硬化温度の場合には、短い硬化時間が使用され得
る。例えば、厚さ０．０３５４６ｃｍ（１４ミル）で、
直径３８．１ｃｍ（１５ｉｎ．）の金型は、２０４．４
℃（４００°Ｆ）で約２時間硬化する。
【００４２】硬化期間の終了時に、上方のガラス板４０
をマトリクス２０から分離させる。マトリクス２０上に
離型剤があり、且つ上方ガラス・ディスク４０にはプラ
イマ４２があることから、このようにして作成された金
型１０は上方ディスク４０に固着し、マトリクス２０に
は固着しない。
【００４３】図３に図示したように、上記の如くして得
られたゴム金型１０は、次に、トリミング加工をして余
分な射出部分を切離される。複製での使用のために該ゴ
ム金型１０を清浄にし、且つ真空乾燥機で乾燥するべき
である。離型剤が良好に作用した場合には、元のマトリ
クス２０は更に別の金型１０を作成するのに使用出来
る。
【００４４】マトリクス２０上の表面の特徴は、単にガ
ラス・ディスク２２に固着する硬質光抵抗材料にあるた
め、通常、同一のマトリクス２０から、多くの金型１０
を作成することは困難である。なお、一旦作成された金
型１０は、再生に使用すべきレプリカを鋳込むのに使用
でき、又は、サブマトリクスを鋳込むのに使用でき、こ
のサブマトリクスは、再生に使用されても使用されなく
ともよい。
【００４５】次に、マイラ・ポリエステル・フィルム基
質５０を金型１０に付与する方法について、図４及び図
５（Ａ）（Ｂ）に基づいて説明する。図４のように、マ
イラ・ポリエステル・フィルム基質５０を、３８．１ｃ
ｍ（１５ｉｎ．）のディスクに切断し、同形のガラス板
５２上に設置する。次に、両部材５０、５２をタ−ンテ
−ブル５４上に設置する。基質５０はアセトン及びキシ
レンで洗浄し、回転させて乾燥させる。次に、ポリウレ
タン樹脂混合物を準備する。
【００４６】好ましい実施例においては、ケムグレ−ズ
（Ｃｈｅｍｇｌａｚｅ）Ｚ０５１と称してハグソン・ケ
ミカル社（Ｈｕｇｈｓｏｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍ
ｐａｎｙ）から販売されているポリウレタン樹脂が採用
される。その他に、ケムグレ−スＺ０５２と称する同様
の樹脂も使用出来る。好ましい実施例においては、ケム
グレ−ズ９９５１と称して販売せる樹脂希釈剤も共に使
用される。樹脂及び希釈剤は、一般に樹脂３部に希釈剤
２部の割合で使用される。
【００４７】ファ−スト・カタリスト（Ｆａｓｔ Ｃａ
ｔａｌｙｓｔ）９９８４又は９９８６としてハグソン・
ケミカル社から販売されている触媒も、重合プロセスを
促進するのに採用される。好ましい実施例では、使用前
に希釈剤を使って１０ｃｃの触媒を７５ｃｃまで希釈す
る。
【００４８】次に、希釈済みの触媒約５ｃｃを、希釈済
み樹脂溶液１００ｃｃと混合する。当該混合物を約３分
間に亘って良好に混合し、次に、上記基質ディスク５０
に「塗布」する。タ−ンテ−ブル５４を約４００ｒｐｍ
で作動させている間に、ポリマ５６のコ−ティングを約
５秒に亘って塗布し、好ましい実施例では、約５ミクロ
ンの層５６にする。この層５６の厚さは、３乃至７ミク
ロンの範囲に出来る。
【００４９】樹脂層５６で被覆済みの基質５０を金型１
０に付与する方法について図５に示す。図５（Ａ）に示
す如く、好ましい技術では、フィルム基質５０を幾分大
型のロ−ラ５８の周りに部分的に捲回し、次に、当該組
み合わせ物を金型１０上に押し付ける。この方法では、
樹脂層５６で被覆した基質５０を段階的に押付け、同時
に、樹脂層５６に圧力を均等に且つ均一に付与するので
あり、且つ、このような方法は、金型１０内に、空気又
はガスの泡が残るのを最小限にする。
【００５０】樹脂層５６が硬化している間に、当該組み
合わせ物を再び重いロ−ラに捲回することが出来る。硬
化時間は、樹脂と触媒の組み合わせ及び樹脂層５６の厚
さにより異なるが、約１５分内し４５分である。
【００５１】ポリウレタン樹脂の他に、その他の材料を
使用することが出来る。例えば、アクリル及びエポキシ
も採用出来る。同様にして、薄く且つ可撓性があり、金
属製箔を含めた、マイラ・ポリエステル・フィルム以外
の基質も使用することが出来る。
【００５２】図５（Ｂ）に示すように、樹脂を希釈し、
触媒と混合させて直接に基質５０´を金型１０に付与す
る別の鋳込みプロセスも採用する事ができる。ここでは
基質５０′を樹脂層５６′上に転動させ、当該樹脂層５
６´を硬化させ、図６に示す如く、基質５０′に固着さ
せることが出来る。従って、どのようなプロセスが採用
されようとも、金型１０を利用すると、仕上がったレプ
リカは実質的に同一になる。
【００５３】図７には、樹脂層５６によるレプリカ６０
を金型１０から取り外す要領を示してある。ポリエステ
ルと基質の組み合わせ物を付与させるのに使用するロ−
ラ５８は、鋳込まれ且つ硬化したレプリカ（複製物）６
０を除去するのに使用出来る。レプリカ６０の一方の縁
部はロ−ラ５８に固着し、当該ロ−ラ５８は、回転時に
硬化レプリカ６０を金型１０から除去する。
【００５４】また、図８に示すように、アクリル材料を
金型１０内に鋳込んで、アクリル製レプリカ６２を製造
する状態を示している。このアクリル製レプリカ６２
は、ポリエステル・フィルム基質６３と併用することが
出来る。更にアクリル製レプリカ６２は、ポリウレタン
製レプリカと相互に交換しても使用出来る。
【００５５】尚、アクリル製レプリカ６２はメツキ可能
であるところから、エンポシング技術を使ってレプリカ
を作成するためのスタンパの生産プロセス中で、暫定的
な要素として、メツキ済みアクリル製レプリカ６２も使
用出来る。
【００５６】情報を表わすために「バンプ」を利用する
システムという観点から、金型及び該金型を利用するレ
プリカの作成について、以上説明して来たが、表面がマ
トリクスに類似し且つ別のレプリカを鋳込むことが出来
るような金型を製造するのに、同じプロセスを採用する
ことも可能である。別のレプリカでは、情報はレプリカ
表面にくぼみとして表わされる。
【００５７】上記においては、情報の認識のために光の
拡散を利用するビデオ・ディスク・システムについて述
べて来たが、こうしたシステムにおいて、金型は、元の
マスタ（母型）から作成することが出来る。反射平面は
ｎλ／４（ここで、λは照射する放射光の波長であり、
ｎは奇数の整数）の垂直距離だけ分離されており、容易
に複製出来る。
【００５８】最後に、図９には、金型１０に依って製造
されたレプリカ・ディスク６０を詳細に示してある。
【００５９】ディスク６０は、好ましい実施例では、平
面領域６６とは区分された表面変形の不連続的バンプ６
４を表面に備えている。アルミニウムの如き反射型金属
製コ−ティング６８が、例えば蒸着法により、平面領域
６６の反射率の増強及び情報を表わす個々の表面変形部
（バンプ）６４の光拡散特性の増強のために付与されて
いる。
【００６０】所望ならば、金属製表面（コーティング）
６８を掻き傷、腐蝕及び摩耗から保護するため、ディス
ク６０に付加的で清浄なプラスチック・コ−ティング７
０を付与させることが出来る。なお、真空式再生変換器
及び流体緩衝式タ−ンテ−ブルと同様、「非接触型」再
生システムでは、少なくとも再生に伴なう摩耗の機会は
最小となる。
【００６１】上記のディスク製造用金型は、サブマトリ
クスを生産するのに使用でき、かつ当該サブマトリクス
をもって順次サブ金型を全く正確に作成するのに使用で
きるものである。
【００６２】金型内で鋳込まれたレプリカは、該金型内
で重合可能組成物である表面層と、レプリカ自体に構造
上の完全性を与えるために該表面層に接合されているポ
リエステルの基板と、を含んでおり、更に、ディスクを
摩耗および損耗から保護するために反射金属及び清浄な
プラスチック材で作成される別の表面コ−ティングを施
こす事もできる。
【００６３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融樹脂が金型の表面パターンに接触する状態にて、基
板及び溶融樹脂の組合せ体を金型に押圧しているので、
金型の表面パターンが溶融樹脂に確実且つ正確に転写さ
れる。また、光ディスクを基板及び硬化した樹脂から構
成しているので、光ディスクの剛性を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】金型の表面の一部分の斜視図である。
【図２】図１の金型を製造するのに使用する装置の側断
面図である。
【図３】レプリカの鋳込以前において図１の３−３線に
沿った金型の側断面図である。
【図４】樹脂及び基質の組み合わせ物をつくる装置の側
断面図である。
【図５】（Ａ）（Ｂ）は、樹脂及び基質の組み合わせ物
を別のプロセスで施こすようにした金型の側断面図であ
る。
【図６】鋳込み中の金型の側断面図である。
【図７】金型から除去されている重合樹脂及び基質の側
断面図である。
【図８】金型内の鋳込みアクリルレプリカの側断面図で
ある。
【図９】金型によって製造されたレプリカ・ディスクの
一部分斜視図である。
【符号の説明】
１０…金型 １２…上面 １４…くぼみ １６…トラック １８…面領域 ２０…マトリクス ２２…ディスク ２４…バンプ ３０…加熱ユニット ３２…ブロック ３４…ワックス ３６…第１スペ−サ ３８…第２スペ−サ ４０…ガラス板 ４２…プライマ化合物 ４４…プラテン ４６…おもり ５０…基質 ５０′…基質 ６０…レプリカ ６４…表面変形部（バンプ）

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光ディスクを形成するための方法におい
    て、溶融樹脂が金型の表面パターンに接触する状態に
    て、基板及び溶融樹脂の組合せ体を金型に押圧するステ
    ップと、前記溶融樹脂を硬化させるステップと、前記基
    板及び硬化した樹脂の組合せ体を金型から取り外すステ
    ップと、を含むことを特徴とする光ディスクの形成法。
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