JP4112247B2 - フレキシブル光ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フレキシブル光記録媒体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクは交換可能であり、かつ記憶容量が大きいことから、ＣＤやＤＶＤなどとして広く普及している。この光ディスクは、通常1.2ｍｍあるいは0.6ｍｍのポリカーボネートのディスク基板に記録膜を成膜して情報を示す信号を記録し、記録した情報を再生する。この情報記録再生用の光を記録面上に集光するためには機械的な位置精度が必要である。このためディスク基板を平坦にして剛性を持たせ、かつ光ピックアップをサーボ制御して位置精度をだしている。
【０００３】
この光ディスクの記録容量を高めるために、対物レンズの開口数（ＮＡ）を上げたり、記録再生用のレーザ光を短波長化して、光スポットを更に小径化するようにしている。対物レンズの開口数を上げるためには光ディスクの面触れを小さくする必要がある。このためディスク基板の精度向上と、光ピックアップに面振れ防止のためのフォーカシングサーボを搭載し、記録膜上に0.1ｍｍ程度の薄い保護層を設け、この保護層側から記録再生して面振れに対するマージンを拡大することなどが行われている。この光ディスクの面触れを小さくすることは、ディスク基板の材料や製造方法を改良したり、光ピックアップのフォーカシングサーボを高精度にすることにより達成できるが、そのためにはコストが高くなってしまう。また、保護層を通さず直接記録膜側から再生する方法もあるが、記録膜の表面と対物レンズの距離が0.1ｍｍ程度しか確保できず、剛体である通常の光ディスクを回転させ、対物レンズとの衝突を防ぐためには、面振れを小さくするように光ディスクのチャッキングの精度を向上する必要があり、やはりコストアップになってしまう問題がある。
【０００４】
この問題を解決するため、例えば特開平９−293276号公報に示されているように、多孔質体を備えた吸着パッドによりディスク基板を真空吸着して保持し、ディスク基板に不都合な力を発生させることなしに保持するようにしている。この方法においては、ほぼディスク全面を均一な保持力により保持することが実現できるが、ディスク基板を保持しているとき、常に真空排気設備とディスク基板保持体を排気管で接続して吸着部を真空排気しておく必要があり、装置の構成がかなり煩雑になるという短所がある。
【０００５】
これらの短所を改善するため、光ディスクそのものを剛体で形成し、機械精度を高精度化するのではなく、図８に示すように、可撓性材料で製造したフレキシブル光ディスク２７の記録再生面４１側に設けた光ピックアップの対物レンズ４２と相対して記録再生面の反対側にガイド４３を設け、フレキシブル光ディスク２７をスピンドル４４で高速回転して空気力学的に浮上させ、浮上したフレキシブル光ディスク２７の対物レンズ４２と相対する部分をガイド４３により位置決めして安定化し、面触れを限りなく零に近づけるようにしている。
【０００６】
このフレキシブル光ディスクの作製方法としては、例えば特許第2942430号公報に示すように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の可撓性を有するシートをロールトゥロール(Roll to Roll)方式で搬送しながら、シート表面に熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂を塗布してスタンパの微細凹凸パターンを転写して熱硬化させてから記録膜を成膜する熱プレス法や、例えば特許第2942430号公報に示すように、可撓性シート表面に紫外線硬化型樹脂を塗布してスタンパの微細パターンを転写して紫外線硬化させてから記録膜を成膜する２Ｐ法（Photo Polymarization法）がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようにスタンパの微細凹凸パターンを転写する樹脂に熱硬化したり紫外線硬化したり、記録膜を熱プレス法で成膜していると、熱や成膜応力により可撓性シートが変形しやすい。また、相変化記録膜を初期化（結晶化）する場合、可撓性シートの変形が大きいと、均一な初期化が困難となり、安定した記録再生特性が得られず、高品質なフレキシブル光ディスクの製造が不可能になる。
【０００８】
この発明はかかる短所を改善し、記録膜成膜時の成膜応力や熱による変形を防止し、機械特性と記録再生信号特性の高品質なフレキシブル光ディスクを効率良く製造することができるフレキシブル光ディスクの製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るフレキシブル光ディスクの製造方法は、フレキシブルシートの片面に保護シートを有する原反の保護シートと反対の面に、スタンパのプリフォーマットが転写形成された転写面を有する転写層を紫外線硬化樹脂で形成し、転写層が形成された原反を円板状に加工してフレキシブルディスク基板を作製し、作製したフレキシブルディスク基板の保護シートに、剛性を有し熱容量の大きな剛性付与基板を貼り合わせた後、転写層の表面に記録層を成膜し、フレキシブルディスク基板から剛性付与基板を隔離することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のフレキシブル光ディスクを製造する製造装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、フレキシブル光ディスクの製造装置１は転写装置２と外径加工装置３と剛性付与装置４と成膜装置５と初期化装置６及び剥離装置７を有する。転写装置２はフレキシブルシートに転写層を形成する。外径加工装置３は転写層が形成されたフレキシブルシートを所定の外径のディスク状に加工する。剛性付与装置４はディスク状に加工したフレキシブルシートの転写層と反対の面に剛性を有する基板を貼り付けてフレキシブルシートに剛性を付与する。成膜装置５は剛性を付与されたフレキシブルシートの転写層に記録膜を成膜する。初期化装置６は成膜した記録膜を初期化する。剥離装置７はフレキシブルシートから剛性を有する基板を剥離してフレキシブル光ディスクとする。
【００１５】
この製造装置１でフレキシブル光ディスクを製造するときの製造方法を工程順に従って説明する。まず、図２の斜視図に示すように、一定厚さを有し、強靭で衝撃強さが大きい合成樹脂、例えば厚さが75μｍのポリカーボネートのフレキシブルシート８の片面に剥離可能な保護シート９が形成されたロール状の原反１０を用意する。この原反１０は２本のロールを用いて巻き取り可能なものである。そして原反１０の巻き取り方向に対して垂直方向である横幅を１８０ｍｍとし、原反１０の横幅方向の中心に一定ピッチ例えば１８０ｍｍピッチで１５ｍｍの中心穴１１を形成する。
【００１６】
転写装置２には図３の構成図に示すように、上下方向に移動自在で原反１０を保持して巻き取る駆動ロール１２と従動ロール１３と、あらかじめ１５ｍｍのセンター穴を有し、プリフォーマットパターンが形成されたスタンパ１４を保持して回転するセンターポール１５と、原反１０をスタンパ１４側に押付ける押圧手段１６と、紫外線照射装置１７を有する。この転写装置２の駆動ロール１２と従動ロール１３に原反１０をセットし、原反１０の中心穴１１をセンターポール１５に対して位置決めする。この状態で図３（ａ）に示すように、センターポール１５にスタンパ１４をセットし、スタンパ１４の表面に紫外線硬化型樹脂１８を塗布し、センターポール１５をスピン回転させて、紫外線硬化樹脂１８を所定の膜厚に振り切って紫外線硬化樹脂膜を形成する。その後、原反１０を保持した駆動ロール１２と従動ロール１３をスタンパ１４側に下降させ、原反１０のフレキシブルシート８を紫外線硬化樹脂膜に接触させる。そして図３（ｂ）に示すように、センターポール１５の位置から巻き取り方向の前後９０ｍｍの位置に、押圧手段１６の例えば合成樹脂又は金属で形成されたの棒状の押え部１６ａにより原反１０を一定の圧力でスタンパ１４側に押圧して原反１０に張力を加えた状態で紫外線照射装置１７から紫外線を照射して転写層１９を形成する。この転写層１９を適正な膜厚で形成するためには、紫外線硬化樹脂１は粘度が１０〜３００ｍＰａ・ｓの材料を使用することが望ましい。転写層１９を形成した後、押圧手段１６による押圧を解除し、駆動ロール１２と従動ロール１３を上昇させて、原反１０をセンターポール１５から離し、中心穴１１のピッチ分例えば１８０ｍｍ分巻き取る。そして上記転写層１９の形成処理を順次繰り返す。原反１０のフレキシブルシート８の各中心穴１１毎に転写層１９を形成した後、転写層１９を形成した原反１０を駆動ロール１２と従動ロール１３から取り外して外径加工装置３に送る。
【００１７】
外径加工装置３は送られた原反１０を各中心穴１１を中心にして直径１８０ｍｍの円板状に加工し、図４に示すようにフレキシブルディスク基板２０を連続的に作製する。この作製されたフレキシブルディスク基板２０は剛性付与装置４に逐次送られる。剛性付与装置４は、図５（ａ）に示すように、転写装置２と同サイズのセンターポール２１を有し、片面に粘着シート２２が形成されたＰＣ基板やガラス基板又は金属基板からなる剛性を有し熱容量の大きな剛性付与基板２３を粘着シート２２を上にしてセンターポール２１にセットする。そして送られたフレキシブルディスク基板２０の保護シート９が粘着シート２２に貼り付くようにフレキシブルディスク基板２０をセットし、フレキシブルディスク基板２０の転写層１９の上に別の保護シート２４を当てて保護シート２４の上からフレキシブルディスク基板２０を弾性体で押圧して、図５（ｂ）に示すように、フレキシブルディスク基板２０の保護シート９を剛性付与基板２３の粘着シート２２に貼り合わせる。このフレキシブルディスク基板２０を剛性付与基板２３に貼り合わせるとき、転写層１９の表面に保護シート２４を当ててフレキシブルディスク基板２０を押圧するから、転写層１９に損傷が生じることを防いで、転写面を平滑に保つことができる。
【００１８】
フレキシブルディスク基板２０を剛性付与基板２３に貼り合わせた後、転写層１９の表面にある保護シート２４を除去して成膜装置５に送る。成膜装置５は、図６（ａ）に示すように、フレキシブルディスク基板２０の転写層１９の表面に記録層２５を成膜する。この記録層２５を成膜するとき、フレキシブルディスク基板２０には剛性付与基板２３を貼り合わせてあるから、成膜時にフレキシブルディスク基板２０に加えられる成膜応力によりフレキシブルディスク基板２０が変形することを防ぐことができる。
【００１９】
この記録層２５と剛性付与基板２３を有するフレキシブルディスク基板２０は初期化装置６に送られ、初期化装置６により、図６（ｂ）に示すように、記録層２５に熱を加えて初期化して、記録層２５に初期化された領域２６を形成する。この記録層２５を初期化するとき、フレキシブルディスク基板２０には熱容量の大きい剛性付与基板２３が貼り合わせてあるから、初期化するときフレキシブルディスク基板２０に加えられる熱を剛性付与基板２３に放熱することができ、フレキシブルディスク基板２０が、初期化する際の熱により変形することを防ぐことができる。また、フレキシブルディスク基板２０に熱変形が生じないから、均一な初期化を達成でき、反射率変動もないとともに良好な機械的特性を得ることができる。
【００２０】
記録層２５を初期化した後、記録層２５と剛性付与基板２３を有するフレキシブルディスク基板２０は剥離装置７に送られ、剥離装置７でフレキシブルディスク基板２０のフレキシブルシート８と保護シート９との境界で剥離し、図６（ｃ）に示すように、フレキシブルシート８と転写層１９と記録層２５を有するフレキシブル光ディスク２７を作製する。このフレキシブル光ディスク２７に、実際に記録を行い再生信号を調べた結果、アイパターンのきれいな高品質な信号特性を安定して得ることができた。
【００２１】
前記説明ではフレキシブルディスク基板２０に剛性付与基板２３を貼り合わせるとき、フレキシブルディスク基板２０の転写層１９の上に保護シート２４を当てて剛性付与基板２３を貼り合わせる場合について説明したが、フレキシブルディスク基板２０の転写層１９の上に他のフレキシブルシート８の保護シート９側を当てて貼り合わせても良い。
【００２２】
又、前記説明ではフレキシブルディスク基板２０に剛性付与基板２３を貼り合わせてから記録層２５を成膜した場合について説明したが、フレキシブルディスク基板２０に張力を与えてフレキシブルディスク基板２０を張った状態で転写層１９の表面に記録膜２５を成膜してから、フレキシブルディスク基板２０に熱容量の大きき剛性付与基板２３を貼り合わせて記録層２５を初期化しても良い。例えば、図７（ａ）に示すように、転写層１９を形成した原反１０を、最終的な光ディスクの外径サイズより大きな外径で加工してフレキシブルディスク基板２０ａを作製する。このフレキシブルディスク基板２０ａを所定の外径を有する内リング３０と、内リング３０より内径が大きい外リング３１を使用して、図７（ｂ）に示すように放射方向に張力を付与させてから記録層２５を成膜する。この記録層２５を成膜するとき、フレキシブルディスク基板２０ａに加えられる熱量は比較的少ないため、フレキシブルディスク基板２０ａに剛性付与基板２３を貼り付けずに、フレキシブルディスク基板２０ａに張力を与えて変更を防止すれば良い。フレキシブルディスク基板２０ａに記録層２５を成膜した後、所定の外径に加工し、剛性付与基板２３を貼り付けて記録層２５を初期化すれば良い。
【００２３】
前記説明ではフレキシブルシート８を厚さが75μｍのポリカーボネートで形成した場合について説明したが、フレキシブルシート８を厚さが75μｍ又は100μｍのポリエチレンテレフタレートで形成しても良い。
【００２４】
また、記録層２５が多層構造のフレキシブル光ディスクも同様にして作製することができる。
【００２５】
［比較例］ フレキシブルシート８を厚さが75μｍ及び100μｍのポリカーボネートで形成し、転写層１９を形成後、フレキシブルシート８に剛性付与基板２３を貼り合せずに記録層２５を成膜して初期化したところ、いずれの厚さの場合でも記録層２５を成膜するときの応力と初期化するとき熱によりフレキシブルシート８が大きく変形し、均一な初期化を行うことはできなかった。また、フレキシブルシート８を厚さが75μｍ及び100μｍポリエチレンテレフタレートで形成した場合も、剛性付与基板２３を貼り合せずに記録層２５を成膜して初期化したところ、いずれの厚さの場合でも記録層２５を成膜するときの応力と初期化するとき熱によりフレキシブルシート８が大きく変形し、均一な初期化を行うことはできなかった。
【００２６】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、フレキシブルシートの片面に保護シートを有する原反の保護シートと反対の面に、スタンパのプリフォーマットが転写形成された転写面を有する転写層を紫外線硬化樹脂で形成し、転写層が形成された原反を円板状に加工してフレキシブルディスク基板を作製し、作製したフレキシブルディスク基板の保護シートに、剛性を有し熱容量の大きな剛性付与基板を貼り合わせた後、転写層の表面に記録層を成膜することにより、成膜時にフレキシブルシートに加えられる成膜応力によりフレキシブルシートが変形することを防ぐことができ、良好な機械的特性を得ることができる。
【００２７】
また、フレキシブルシートの片面に剥離可能な保護シートを設け、保護シートを剛性付与基板に貼り合わせることにより、記録層を成膜して初期化した後、フレキシブルシートから保護シートと剛性付与基板を容易に剥離することができる。
【００２８】
また、フレキシブルシートを連続した原反で構成し、スタンパのプリフォーマットを連続的に転写して転写面を形成した後、円板状に加工することにより、フレキシブルディスク基板を連続的に作製することができ、フレキシブルディスク基板の作製効率を向上することができる。
【００２９】
さらに、フレキシブルシートに転写面を形成するとき、スタンパ上に紫外線硬化樹脂を塗布し、スピン回転させて所定の厚さの紫外線硬化樹脂層を形成し、形成した紫外線硬化樹脂層にフレキシブルシートを押圧しながら紫外線を照射して転写面を形成することにより、均質な転写面を安定して形成することができる。また、フレキシブルシートと保護シートの光透過率を同等にすることにより、紫外線硬化樹脂層に均一な強度の紫外線を照射することができ、高品質の転写面を形成することができる。
【００３０】
このフレキシブル光ディスクの製造方法により作製したフレキシブル光ディスクは、反射率変動もなく良好な機械的特性を得るとともに高品質な信号特性を安定して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のフレキシブル光ディスクを製造する製造装置の構成を示すブロック図である。
【図２】フレキシブルシートの原反の構成を示す斜視図である。
【図３】転写工程を示す構成図である。
【図４】フレキシブルディスク基板の構成を示す断面図である。
【図５】剛性付与工程を示す構成図である。
【図６】成膜した記録層と初期化領域及びフレキシブル光ディスクを示す斜視図である。
【図７】記録層の他の成膜工程を示す構成図である。
【図８】フレキシブル光ディスクの記録再生動作を示す模式図である。
【符号の説明】
１；製造装置、２；転写装置３；外径加工装置、４；剛性付与装置、
５；成膜装置、６；初期化装置、７；剥離装置、８；フレキシブルシート、
９；保護シート、１０；原反、１１；中心穴、１２；駆動ロール、
１３；従動ロール、１４；スタンパ、１５；センターポール、
１６；押圧手段、１７；紫外線照射装置、１８；紫外線硬化型樹脂、
１９；転写層、２０；フレキシブルディスク基板、２１；センターポール、
２２；粘着シート、２３；剛性付与基板、２４；保護シート、
２５；記録層、２６；初期化された領域、２７；フレキシブル光ディスク。

Claims (1)

1. フレキシブルシートの片面に保護シートを有する原反の保護シートと反対の面に、スタンパのプリフォーマットが転写形成された転写面を有する転写層を紫外線硬化樹脂で形成し、
   転写層が形成された原反を円板状に加工してフレキシブルディスク基板を作製し、
   作製したフレキシブルディスク基板の保護シートに、剛性を有し熱容量の大きな剛性付与基板を貼り合わせた後、転写層の表面に記録層を成膜し、フレキシブルディスク基板から剛性付与基板を隔離することを特徴とするフレキシブル光ディスクの製造方法。

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