JPH0799594B2

JPH0799594B2 - 光記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH0799594B2
Application number: JP115388A
Authority: JP
Inventors: 誠蔵本; 潔千葉
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1995-10-25
Anticipated expiration: 2010-10-25
Also published as: JPH01178148A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、光記録媒体の製造方法に関するものであり、
更に詳しくは、案内溝付の合成樹脂基板を用いた光記録
媒体の製造方法において、成型時に作られた案内溝を浅
くし、また基板表面の微細な凹凸を平滑化し、光記録媒
体の性能を向上させる光記録媒体の製造方法である。

［従来の技術］近年、半導体レーザを用い、光ディスクにあらかじめ書
き込まれた情報を読み出す。CD（コンパクトディス
ク）,LD（レーザディスク）,CD−I,CD−Ｖ等の読み出し
専用型光記録媒体が実用化されている。これらの読み出
し専用型光記録媒体は、基板となるポリカーボネート
（PC）やポリメチルメタアクリレート（PMMA）樹脂等の
熱可塑性の合成樹脂を射出成形する際に、記録されたピ
ッチと呼ばれる微細な凹凸を持つスタンパのレプリカを
取って基板を形成した後に、該基板上に反射膜としてAl
等を蒸着又はスパッタし製造される。読み出しは、ピッ
トの有無による反射率の変化を検知することによって行
う。

これに対し、一度だけ書き込みのできる追記型光記録媒
体及び何度でも書き込みのできる消去可能型光記録媒体
の基板には、読み出し専用型と同様に合成樹脂を用い、
射出成型によりグルーブ又はランドと呼ばれる案内溝を
形成したスタンパのレプリカを取ることによって製造さ
れる。その後に追記型光記録媒体であればTe−Se等の追
記用の光記録膜を、消去可能型例えば光磁気型光記録媒
体であればTb Fe Co等の光磁気用の光記録膜を該基板上
にスパッタ法等により積層して製造される。そして追記
型であれば記録はレーザによる昇温を利用し光記録膜に
ピットを形成し、再生はピットの有無による反射率の変
化を検知することにより行なわれる。又消去可能型の光
磁気型であれば消去はレーザ光による昇温により光記録
膜の保持力を下げ、外部磁界の向きを逆転させて情報に
従ってレーザ光を照射すること等によって行なわれる。
そして、再生は磁界の向きによるレーザ光の偏向面の回
転（磁気力−効果）方向を読み出すことによって行なわ
れる。

そして、これら案内溝を形成した合成樹脂基板を用いた
光磁気記録媒体においては、案内溝の深さ及び基板表面
の微細な凹凸や荒れは、光ディスクの搬送波対雑音比や
ビットエラーレートで表わされる性能を大きく左右す
る。

ここでピットのレプリカや案内溝のレプリカを取るスタ
ンパは以下のように製造される。すなわち、ガラス基板
にフォトレジストをスピンコート法等により塗布した
後、レーザ光で感知し、現像を行いピットや案内溝を形
成する。このガラス基板にニッケルの電鋳処理を行いマ
スターを作る。マスターを同じく電鋳処理し、マザース
タンパが作られる。従ってスタンパに形成されたピット
や案内溝の形状（幅，深さ，表面状態等）は、ガラス基
板に塗布されるフォトレジストの濃度，ガラス板回転
数，回転立ち上がり時間，ガラス板表面状態，蒸気圧に
より影響を受ける。その上、均一で歩留りの良いガラス
基板、また特にその上に薄い（600Å以下）フォトレジ
ストを均一に塗布することは難しく、その結果深さの浅
い案内溝のあるスタンパを作ることは難しく、従ってそ
のスタンパを用いて射出成形により製造される案内溝付
き合成樹脂基板に記録特性面から好ましい浅い案内溝を
作る事は難しいなどの問題があった。

また、スタンパ表面に微細な凹凸や、荒れがあるとそれ
がそのまま基板に転写されて表面性を低下させ、記録特
性を低下させるという問題があった。

［発明の目的］本発明は上記問題に鑑みなされたもので、案内溝付合成
樹脂基板の案内溝の深さを任意に浅くし、且つ基板表面
の微細な凹凸が除去でき、前記性能が向上できる光記録
媒体の製造方法を目的としたものである。

［発明の構成及び作用］上記作用は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明は、案内溝を形成した射出成形により製造した合
成樹脂基板を、用いる光記録媒体の製造方法において、
合成樹脂基板を少なくともその表層部に熱変形が生ずる
温度以上の温度で熱処理することを特徴とする光記録媒
体の製造方法である。

すなわち、本発明はスタンパをセットした金型内に液状
の熱可塑性合成樹脂を注入し、冷却・硬化させ成型する
射出成形により製造した案内溝付合成樹脂基板を再び樹
脂の熱変形を生ずるガラス転移点付近の所定温度まで加
熱し、基板表層部の熱変形を引き出すことにより、案内
溝のトラックピッチ及び巾は略設計通りに維持した状態
で、その深さ及び基板表面の微細な凹凸が除去できるこ
とを見出しなされたものである。

従って本発明によれば、スタンパのレプリカとなった案
内溝付合成樹脂基板の案内溝の深さを成型時にできた案
内溝の深さより浅くでき、またスタンパの表面に発生し
た微細な凹凸を写し取った基板表面の微細な凹凸を除去
できるので前記従来技術の問題が解消し、光記録媒体の
性能が向上する。

ここで案内溝付合成樹脂基板の案内溝とは、中央部にセ
ンターホールをもつ円盤の片側にグルーブ，ランドと呼
ばれる凹凸を成型したものでこれは、光ピックアップに
よる消去，記録，再生の際にトラッキングを掛けるため
の役割を果たす。この案内溝の形状はＶ溝，矩形溝，傾
斜溝等が種々提案されているがどれでもかまわない。案
内溝の深さとは凹部と凸部の高さの差を言う。

また合成樹脂とは、ポリカーボネート，ポリメチルメタ
アクリレート，ポリオレフィン，ポリスチレン，ポリ４
−メチルペンテン−１等の透明な熱可塑性合成樹脂等光
記録媒体の基板として公知のものが全て適用できる。な
お量産性，経済性，機械的強度，吸湿性，耐熱性，光学
的特性等を考慮すると特にポリカーボネートが望まし
い。

また、合成樹脂基板を加熱する方法は、熱風等による乾
燥機，高周波加熱，キセノンランプ照射，レーザ照射，
赤外線照射等の公知の方法が適用でき、これらの中から
基板を均一に加熱できるものが生産量，ディスク使用等
考慮して選定される。加熱の雰囲気は大気中，窒素中，
真空中，不活性ガス等があるが特に限定されない。

なお加熱処理の温度は少なくとも基板の表層部に熱変形
を生ずる温度以上であれば良く、実用上は（基板のガラ
ス転移点T_G−15）℃以上であり、量産性を考えると特に
望ましくは（T_G−５）℃以上の温度である。なお上限は
特にないが、案内溝が消失しない範囲である。

なお、上述の熱処理は光記録媒体の記録層等の成膜前で
も成膜後でも良いが、成膜後に行う場合にはその処理温
度は記録層等にクラックやはがれの発生しない温度範囲
に選定する。

なお熱処理は、平滑な平面を有する平面大上に載置して
行なうことが好ましい。特に量産性に優れた高温処理を
する場合には基板の読み出し面の良好な表面性確保の点
から平面台を用いることが好ましい。

［作用］上述の通り、本発明の光記録媒体の製造方法によれば、
案内溝付合成樹脂基板の案内溝の深さを成形後の深さよ
り任意に浅くすることができ、同時に基板表面の微細な
凹凸も除去できる。

従って、従来技術ではスタンパに刻まれた案内溝の深さ
が例えば600Åであれば、成形された基板の案内溝の深
さを600Åのものしか作成できなかったが、本発明によ
ればスタンパに刻まれた案内溝の深さが600Åであって
も、600Å,400Å,200Åの種々の深さの基板を同一深さ
のスタンパより得ることができることになり、従来スタ
ンパ加工上困難であった浅い案内溝の形成も可能となる
と同時に、最適深さの案内溝の生産，各種仕様に即応で
きるフレキシブルな生産工程の実現等工業上非常に重要
な効果が得られる。その上、基板の表面性も改善され、
この面では媒体性能も向上する。このように本発明は光
記録媒体の実用化に大きな寄与をなすものである。

以下に本発明における実施例を図を用いて説明する。

［実施例１］特性の異なるA,B,,C3種のポリカーボネート樹脂を用い
ディスク基板を作成した。

用いたポリカーボネート樹脂のガラス転移点は、デュポ
ン社製1090Bサーマルアナライザーと910ディファレンシ
ャルスキャニングカロリーメータを用い窒素雰囲気中で
測定した。昇温方法は、30℃にサンプルを保温した状態
から320℃に昇温し、昇温スピードは10℃/minとした。
この方法で樹脂Ａのガラス転移点145.5℃，樹脂Ｂのガ
ラス転移点146.7℃，樹脂Ｃのガラス転移点148.4℃を得
た。

さらに樹脂A,B,Cについて平均分子量を溶液粘度法を用
い測定した。樹脂Ａの平均分子量15200,樹脂Ｂの平均分
子量14800,樹脂Ｃの平均分子量15900を得た。樹脂A,B,C
のガラス転移点と平均分子量を表１に示す。

この用な物性をもつポリアーボネート樹脂を用いて射出
成形し外径130mmφ，内径15mmφの案内溝付光ディスク
を作成した。使用した射出成形機は名機製作所製Ｍ−50
AII−DMであった。スタンパはピッチ1.6μm,グルーブ深
さが600Åのものを用いた。

成型したディスク基板は以下の方法でトラックピッチ，
溝幅及び溝深さを第１図に示す方法で測定した。

図において、10はディスク基板で、11が案内溝で、P,D,
Wが夫々案内溝11のトラックピッチ，溝深さ，溝幅であ
る。そして測定は測定する光ディスク基板10に対し、案
内溝11のない側より波長λのレーザ光Ｉを入射し、光デ
ィスク基板10を透過する際に案内溝11によって生ずる光
の回折現象を用い、０次回折光I₀,±１次回折光I₁,±２
次回折光I₂の各光強度を光検出器１で検出し、その光強
度を用い以下に示す計算式より求めた。

ここでλ：光源レーザ波長 π：円周率 n:基板屈折率 D:溝深さ P:トラックピッチ W:溝巾 θ:0次回折光と１次回折光のなす角 I₀,I₁,I₂:0次,1次,2次回折光強度測定した基板10は案内溝面を上面に向け外径200φ，内
径35mmφ，厚さ1.2mmのコーニングガラスＡ−700よりな
る表面平滑な平面台20上に第２図で示される様に基板の
中心が一致する様に載置した。このような平滑な平面台
20上に載置して熱処理することにより基板10の読出し面
も良好な表面性を得ることができる。熱処理が表層の熱
変形を生ずる本発明では重要である。

熱風乾燥機としてダバイ社製HEATING OVEN MODEL GH
PS−220を用い、この熱風乾燥機を各所定の温度に保持
しておき、第２図で示される様な状態の基板10を平面台
20上に載置して乾燥機の中に入れ、所定の時間後基板10
平面台20を取り出した。

その後、基板10と平面台20が室温に戻るまで10分程度室
内に放置した。

第３図に135℃で熱処理した時の熱処理前の溝深さから
みた熱処理後の溝深さの変化量（Å）と、熱処理時間の
関係を示す。また第４図は143℃で熱処理した時の溝深
さの変化量（Å）を表わす。□印が樹脂Ａを用いた案内
溝付光ディスク基板，○印が樹脂Ｂを用いた案内溝付光
ディスク基板，△印が樹脂Ｃを用いた案内溝付光ディス
ク基板を表わす。

これらの測定では以上の熱処理によって溝のピッチＰは
ほとんど変化しないことがわかった。

しかしながら、第３図，第４図に示すようにポリカーボ
ネート樹脂を用いて成型した案内溝付光ディスク基板10
を熱変形が生ずるガラス転移点T_Gの付近で熱処理すると
驚くべき事に案内溝付光ディスク基板10の案内溝11を案
内溝11の幅W,トラックピッチＰを変えることなく、熱処
理温度と熱処理時間を適宜選定することにより任意に浅
くできることがわかった。従って、具体的な熱処理温度
は、その目的により異なり実験的に定めるべきである
が、本例の結果より実用上は（T_G−15）℃以上が使用効
果面と考慮すると一応の基準となることがわかる。

また樹脂Ｂを用い作成したディスク基板の表面状態の変
化を熱処理前後で、電子顕微鏡を用いて観察したとこ
ろ、熱処理前に存在した50−200Å程度の荒れが、本発
明による熱処理により消失しているのがわかった。第５
図に135℃,1hr加熱した試料の走査型座標電子顕微鏡（S
EM）（オリオクニス製）で調べた加熱前後の溝断面の変
化を示す。この第５図よりは表面性の改善はわからない
が溝形状特に溝深さの変化は確認される。

［実施例２］実施例１の樹脂Ｂを用い実施例１と同様な方法で作成し
たディスク基板をディスク形成後135℃で１時間熱処理
した。この基板の上に第６図に示す様に、以下の方法で
記録膜を堆積して光磁気記録媒体30を製作した。案内溝
付光ディスク基板31を３ターゲットの高周波マグネトロ
ンスパッタ装置（アネルバ（株）SPF−430型）の真空槽
内に固定し、４×10^-7Torr以下になるまで排気した。な
お、膜形成において基板31は水冷し、15rpmで回転させ
た。

次にAr（アルゴン）ガス（5N）を真空槽内に導入し、圧
力１×10^-2Torrになるように混合ガスの流量を調整し、
直径100mm,厚さ5mmのZnSの円盤をターゲットとし、放電
電力70W,放電周波数13.56MHzで高周波スパッタリングを
行ない、誘電体層32としてZnS膜を約750Åの厚さ堆積し
た。続いて、記録層33としてターゲットをFe₆₉Tb₂₃Co₈
合金（添数字は組成（原子％）を示す）に変えArガス
（5N）を真空槽に導入し放電電力を90Wに変えてFe Tb C
o合金膜を約800Å堆積した。

最後に保護層34として誘電体層32と同様にZnS膜を約750
Å堆積した。

以上の順序で第６図に示すPC/ZnS/Tb Fe Co/ZnSの積層
構成の光磁気ディスク30を得た。

この光磁気ディスク30のC/Nを測定した。この測定は光
磁気記録再生装置（ナカミチ（株）製OMS−1000tvpe（I
II））を用い、900rpmでディスクを回転させ1.024MHzの
信号を6.5mWの半導体レーザ光で記録したのち、0.8mWの
半導体レーザ光で読み出した。印加磁界は500Oe（エル
ステッド）である。

その結果C/Nの値として53dBが得られた。

さらドロップアウトエラー率をエラーを決める信号振幅
のスレッショルドレベルを相対値で50％にして測定した
ところ3.1×10^-5の値を得た。

［比較例１］実施例２と同じように樹脂Ｂを用い射出成形したディス
ク基板を実施例２と異なり加熱処理をしないで、未処理
のままその上に実施例２と同じようにして第６図に示す
同構成の光磁気ディスクを作成し、そのC/N及びドロッ
プアウトエラー率を測定したところ、夫々51dB,6.2×10
^-5の値が得られた。

これより本発明の方法によりC/N値及びドロップアウト
エラー率も向上することがわった。

［実施例３］比較例１で得られた光磁気ディスクを実施例１と同じ加
熱方法で135℃,1時間加熱した後、C/N及びドロップアウ
トエラー率を測定した。C/Nの値として54dB,ドラップア
ウトエラー率としては1.3×10^-5の値が得られた。

本実施例により記録膜の成膜後の熱処理によっても本発
明の効果が得られることが判明した。

以上の実施例により本発明の冷却・固定し成型した案内
溝付光合成樹脂基板を、再び少なくともその表層に熱変
形が生ずる温度まで加熱することで、案内溝の深さが浅
くなり、また基板表面の微細な凹凸の除去ができること
が確認され、この効果により光記録ディスクの性能であ
るC/N及びドラップアウトエラーが改善されることが確
認された。

なお本発明はかかる実施例に限定されるものでないこと
はその趣旨からも明らかである。

例えば、前記実施例では、樹脂としてそのガラス転移点
140〜150゜，平均分子量14500〜16000のポリカーボネー
ト樹脂を用い例を示したが本発明の熱処理は従来の複屈
折の均一化とは異なり、基板の樹脂の熱収縮によるグル
ーブ部とランド部の厚み方向の熱変形と考えられるため
他のあらゆる熱可塑性樹脂の基板に適用できることは明
らかで、かかる具体例としては前述の通り例えばポリメ
チルメタアクリレート，ポリオレフィン，ポリスチレ
ン，ポリ４−メチルペンテン−１等の光ディスク基板と
して公知の透明な樹脂が挙げられる。またその趣旨から
本発明は記録膜についてはその積層構成も含め何ら限定
されず、実施例では光磁気媒体について述べたが前述の
通り追記型及び相変化型記録層等を用いた公知の光記録
媒体についても適用できることは言うまでもない。また
加熱手段も特に限定されないことは明らかで前記実施例
では、熱風乾燥機を用いたが、特に熱風乾燥機に限定さ
れるわけではなく、案内溝付光ディスク基板を均一に加
熱できるものなら何でもよい。また加熱時期についても
記録膜の成膜の前及び後に行っても同様の効果が得られ
ることは実施例で確認したところより明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は案内溝の深さ，幅，トラックピッチの測定方法
の説明図、第２図は熱処理時の基板のセット方法の説明
図、第３図，第４図は実施例１における135℃,143℃で
熱処理した時の溝深さの変化量と熱処理時間の関係を示
すグラフ、第５図は実施例１の処理前後の座標SEMによ
る基板の断面プロファイルの説明図、第６図は実施例２
の光磁気ディスクの構成を示す側断面図である。 1:光検出器、10,31:基板 11:案内溝、20:平面台 30:光磁気ディスク、I:レーザ光 I₀,I₁,I₂:回折光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】案内溝を形成した合成樹脂基板を用いる光
記録媒体の製造方法において、射出成形により製造した
合成樹脂基板を、少なくともその表層部に熱変形が生ず
る温度以上の温度で熱処理することを特徴とする光記録
媒体の製造方法。
【請求項２】前記熱処理温度が（合成樹脂基板のガラス
転移点TG−15）℃以上の温度である特許請求の範囲第１
項記載の光記録媒体の製造方法。
【請求項３】前記合成樹脂基板を平滑な平面台上に載置
して熱処理する特許請求の範囲第１項若しくは第２項記
載の光記録媒体の製造方法。