(57)【要約】【課題】光ディスクに係り、特に水分を透して汚れ成分が光ディスクに染み込むのを防止した光ディスクを提供する。【解決手段】基板２上に情報記録層３と、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４とが少なくとも順次積層され、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層の上方からレーザー光を照射して使用される光ディスク１において、フッ素を含むガス雰囲気中で前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層表面に真空紫外線光を照射することによって、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層中の水素基をフッ素に置換して、この表面を撥水性に改質した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に情報記録層と、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層とが少なくとも順次積層され、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層の上方からレーザー光を照射して使用される光ディスクにおいて、
フッ素を含むガス雰囲気中で前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層表面に真空紫外線光を照射することによって、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層中の水素基をフッ素に置換して、この表面を撥水性に改質したことを特徴とする光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光ディスクに係り、特に水分を通して汚れ成分が前記光ディスク内部に染み込むのを防止する光ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
一般に、オ−ディオ、ビデオ、コンピュ−タメモリとして高密度デ−タが蓄積可能な光ディスクは、透明なディスク基板の表面に溝やピットからなる情報層が形成され、この表面に金属反射層、又は有機物、無機物からなる記録層が積層され、更にその表面に各種の保護層を積層される構造を有している。
【０００３】
また、保護層を光透過層にして記録再生する光ディスクやこのようにして作製された光ディスクを２枚貼り合わせてなる光ディスクも存在する。
一般に光ディスクは高分子樹脂の保護層を形成し、レーベル印刷を行った後に、更にハードコート層を形成するものもあるが、ほとんどの光ディスクの表面はハードコート層形成処理をしておらず、光ディスクの表面に水分が付着し、付着した水分に汚れやゴミなどが付着して水分に溶け込み、光ディスクの表面から内部に浸透して行き、記録層や反射層を侵していた（図９参照）。
【０００４】
これに対しては、紫外線やプラズマを用いて光ディスクの表面を親水性にして、帯電を防止して汚れやゴミ、ほこりを付着しにくく処理することが考えられた。しかし、水分と共に汚れが光ディスク内部にまで浸透して、染み込んでしまうといった問題を生じていた。
【０００５】
例えばこの対策がとられた光ディスクとしては、特許文献１の光ディスクがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１９０１３６号公報（第５〜６頁、第１図）
【０００７】
図１０は、特許文献１に記載されている光ディスクの断面図である。
図１０に示される光ディスク５０は、支持基体５１上に順次、記録層５２、光を透過する光透過層５３、下地層５４、撥水性または撥油性基を含むシランカップリング剤層５５が順次積層されたものである。
【０００８】
そして、下地層５４は光透過層５３上に順次積層された内部層６１と表面層６２との２層構造からなる。
下地層５４が２層構造にしてあるのは、シランカップリング剤層５５と表面層６２との間の密着性や、光透過層５３の耐擦傷性を向上させるためである。
【０００９】
この光ディスク５０は、シランカップリング剤層５５側からレーザー光を入射させ、記録及び／または再生が行われるものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、下地層５４が内部層６１と表面層６２の２層から形成される構造であるので、内部層６１と表面層６２との間の歪や応力がシランカップリング剤層５５に影響を及ぼし、このシランカップリング剤層５５に亀裂が生じるため、シランカップリング剤層５５表面に水分が付着した場合には水分と共に汚れが記録層５２や光透過層５３にも染み込むといった問題点を有していた。
このため、光ディスクの信頼性（耐久性）は悪かった。
【００１１】
そこで本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、表面に付着した水分が汚れを伴って内部への浸透を低減する光ディスクを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題を解決するために、
請求項１に記載された発明は、
基板２上に情報記録層３と、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４とが少なくとも順次積層され、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の上方からレーザー光を照射して使用される光ディスク１において、
フッ素を含むガス雰囲気中で前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４表面に真空紫外線光を照射することによって、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４中の水素基をフッ素に置換して、この表面を撥水性に改質したことを特徴とする光ディスク１を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の光ディスクの実施の形態につき、好ましい実施例により、以下に図と共に説明する。
図１は、本発明のウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層を有する光ディスクの一実施例の断面図である。
【００１４】
図１の光ディスク１は、ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２上に情報記録層３と、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４とが順次積層され、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の上方からレーザー光を照射して記録再生する光ディスク１において、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の表面を、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４中の水素基をフッ素と置換した撥水性の表面改質層５にしたものである。
前記ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２及び前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４はベンゼン環を有した構造である。
この光ディスク１は、表面改質層５側からレーザー光を入射させて、記録及び／または再生が行われるものである。
【００１５】
本実施例の光ディスク１の作製方法について、以下に図２を用いて説明する。
（１）  積層基板準備ステップ
まず、予め、ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２、記録層３、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４が順次積層された積層基板（記録用ディスク）１７を準備する。
【００１６】
ここで、光ディスク１の作製に用いられる真空紫外線光照射装置１０について図２を用いて説明する。
図２は光ディスク１の作製に用いられる真空紫外線光照射装置１０の断面図である。
【００１７】
真空紫外線光照射装置１０は、真空紫外線光（波長が１２６ｎｍ乃至２００ｎｍの光）を発生させる真空紫外線ランプハウスＡと、この真空紫外線ランプハウスＡに対向配置され、積層基板１７を載せる試料台１６を有する試料ボックスＢと、真空紫外線ランプハウスＡと試料ボックスＢとの間に挿入された透明な石英ガラス板Ｃとより構成される。
【００１８】
真空紫外線ランプハウスＡは、真空紫外線光を発生する４本のランプ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄと、装置上方にあってこれらのランプ１１ａ〜１１ｄの冷却用窒素ガス（Ｎ２）を導入する窒素ガス導入部２１及び排出する窒素ガス排出部２２とを有する。
【００１９】
そして、ランプ１１ａ〜１１ｄとしては、波長１８５ｎｍの真空紫外線を発する冷陰極型低圧水銀ランプや波長１７２ｎｍの真空紫外線を発するキセノンエキシマランプ等が用いられるが、それらのランプは４本に必ずしも限定されるものではない。
以下ではランプ１１ａ〜１１ｄとしては、キセノンエキシマランプを用いることとする。
【００２０】
また、試料ボックスＢは、中央部に配置された試料台１６と、両側方のガスを導入するガス導入部２３と排出するガス排出部２４とからなる。
後述するように試料台１６上には積層基板１７が載置され、この積層基板１７と真空紫外線ランプ１１の距離は１０ｍｍである。
【００２１】
さらに、石英ガラス板Ｃは、厚さが３ｍｍであり、真空紫外線ランプハウスＡの窒素ガス（Ｎ２）が試料ボックスＢに入り込まないように真空紫外線ランプハウスＡと試料ボックスＢとを仕切っているものである。
【００２２】
（２）    積層基板設置ステップ
次に、試料ボックスＢに石英ガラス板Ｃとの距離が３ｍｍになるように積層基板１７を設置する。
【００２３】
真空紫外線ランプハウスＡに窒素ガス（Ｎ２）を窒素ガス導入部２１から毎分２５リットルずつ流し込み、窒素ガス排出部２２から排除することによって、真空紫外線ランプハウスＡの酸素を追い出す。
【００２４】
（３）    窒素ガス（Ｎ２）流入ステップ
次に、窒素ガス（Ｎ２）を試料ボックスＢのガス導入部２３から毎分１０リットルずつ、５分間流し込み、ガス排出部２４から排出することによって、試料ボックスＢ内の酸素をガスを追い出す。
次に、キセノンエキシマランプ１１ａ〜１１ｄから出力が１０Ｗで光エネルギ−密度５０ＫＪ／ｍ２の真空紫外線を積層基板１７に向けて照射する。
【００２５】
この結果、積層基板１７のウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の表層の分子鎖Ｃ＝Ｃ（結合エネルギー６０７ＫＪ／ｍｏｌ）を切断して、水素原子（Ｈ）の引き抜きを起こさせる。
【００２６】
（４）    ＣＦ４ガス流入及び真空紫外線光光エネルギ−照射ステップ
次に、石英ガラス板Ｃと積層基板１７の間にＣＦ４ガスをガス導入部２３からガス排出部２４に向かって毎分１０リットルずつ５分間流し込む。
【００２７】
次に、キセノンエキシマランプ１１ａ〜１１ｄから出力が１０Ｗで光エネルギ−密度５０ＫＪ／ｍ２の真空紫外線を積層基板１７に向けて照射する。
【００２８】
この結果、ＣＦ４ガスのＣ−Ｆ結合が励起分解されて、励起フッ素原子（Ｆ）が生成される。
【００２９】
そして、この励起フッ素原子（Ｆ）が、紫外線硬化樹脂保護層４の表面に化学的に結合して、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の水素基をフッ素基に置換された表面改質層５が生成される。
【００３０】
次に、接触角測定器ＣＡ−Ｄ（協和界面科学製）を用いて、この処理された積層基板１７の紫外線硬化樹脂保護層４の表面に形成された表面改質層５の水に対する接触角αを測定した。
その結果について、図３〜図５を用いて説明する。
【００３１】
まず、接触角αについて、図３を用いて説明する。接触面を基準として、液体の内側から外側に向かって、接触面とのなす角が接触角αである。
実際に表面改質層５上に水分が付着した場合の接触角αについて図４を用いて説明する。
【００３２】
図４中、Ａ１，Ａ２，Ａ３は接触角α１，α２，α３の光ディスク１の表面に付着した水滴である。
図４に示すように、表面改質層５に対する水滴の接触角αが、光エネルギー密度の増大に対応して図４中の矢印方向に、α１，α２，α３とこの順に大きくなると、光ディスク１の表面と付着水滴との接触面積Ｓは、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３とこの順に減少していく。
【００３３】
即ち、水の接触角α１，α２，α３と、水の接触面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との間には、水の接触角α１，α２，α３がα１＜α２＜α３とこの順に増大するのに対応して、水の接触面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３はＳ１＞Ｓ２＞Ｓ３とこの順に減少するという関係が成り立つ。
言い換えると、水の接触角αが大きくなることは水滴の形状が球状になっていくことを示している。
【００３４】
次に、真空紫外線光の光エネルギ−密度を５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、８０、１００（ＫＪ／ｍ２）と変化させて表面改質層５上の水滴の接触角αを前記の接触角測定器で夫々測定した。
その結果を図５に示す。
【００３５】
図５に示すように、光エネルギー密度が大きくなるにつれて、水滴の接触角αは７０〜１４０度と増加し、水滴は球状になって行き、接触面（光ディスク１の表面）との水滴の接触面積が小さくなる。即ち、積層基板の表面は撥水性が増加していくと言える。
【００３６】
このことは、表面の単位面積当りのフッ素原子が増加していく結果、撥水性が増加する結果と考えられる。
【００３７】
次に、表面改質層５の水滴の接触角α（ｄｅｇ）と、湿分を通す度合を示す透湿度（ｇ／ｍ２／ｄａｙ・ａｔ６０度）について調べた。
この透湿度は、透湿度試験機ＰＥＲＭＡＴＲＡＮ−Ｗ１Ｄ型（ＭＯＤＥＲＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮＣ製）を使用して６０℃で測定した。
【００３８】
図６に示すように、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の表面がフッ化された表面改質層５となった光ディスク１の透湿度は、接触角αが大きくなるに従って小さくなっていくのが判る。
即ち、接触角αが９０〜１００度のとき透湿度は３．６〜３．４（ｇ／ｍ２／ｄａｙ・ａｔ６０度）と急に小さくなる。このことは接触角αが大きくなると低湿性になっていると言える。
【００３９】
光ディスク１の透湿度がより小さいことは、光ディスク１の表面に水分が付着しても内部への浸透が低減出来ることを意味する。
【００４０】
このようにして表面改質層５が形成されると、水の接触角αが大きくなって、撥水性、低透湿性となる。この結果、光ディスク１内部にまで染み込む汚れ成分や水分の量も小さくなり、光ディスク１内部は汚染成分による影響が低減され、光ディスク１の信頼性（耐久性）を向上させることが出来る。
【００４１】
この表面改質層５は、ＴＥＭ観察により確認することが出来る。
【００４２】
光ディスク１への真空紫外線光の照射は、光ディスク１の片面からのみの照射であっても、両面からの照射であってもよく、両面に照射する場合は、片面ずつの照射であっても両面同時の照射であってもよい。
また、光エネルギーの照射方法は連続した照射であっても、断続的に照射してもよい。
【００４３】
次にウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の表面に表面改質層５を形成した場合と同様に、ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２の表面に表面改質層５を形成した場合について説明する。
ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２の表面に撥水性の表面改質層５を形成する方法については、上記した実施例と同様にして形成することが出来る。
【００４４】
このポリカ−ボネ−ト樹脂基板２の表面に撥水性の表面改質層５を形成した場合の水の接触角α及び透湿度について上記と同様な測定機を用いて測定を行って調べた。
その結果を図７及び図８に示す。
図７は、酸素或いはＣＦ４を導入した時の接触角の真空紫外線光の光エネルギー密度依存性を示す図である。
図８は透湿度の接触角依存性を示す図である。
【００４５】
図７に示すように、ＣＦ４を導入すると、光エネルギー密度が大きくなるにつれて接触角αは大きくなる。一方、酸素ガスを導入すると、光エネルギー密度が大きくなるにつれて接触角αは小さくなる。
このことはとりもなおさず、ＣＦ４を導入した状態で真空紫外線光を照射すると撥水性となり、酸素ガスを導入した状態で真空紫外線光を照射すると親水性となることを示している。
【００４６】
また、図８に示すように、接触角αが大きくなるにつれて、透湿度は小さくなる。即ち、接触角αが５０度の時には、５．５ｇ／ｍ２／ｄａｙ・ａｔ６０℃であるのに対して、これより大きい１００度〜１１０度の時には、透湿度は４．５ｇ／ｍ２／ｄａｙ・ａｔ６０℃と小さくなっている。
このことは、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４の表面に表面改質層５を形成したのと同様の傾向を示している。
【００４７】
上記したように、ポリカ−ボネ−ト樹脂基板２の表面にウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４と同様の撥水性の表面改質層５を形成することが出来るので、図１に示す光ディスク１に表面改質層５をウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層４だけでなく、積層方向と反対側のポリカ−ボネ−ト樹脂基板２にも形成すれば、光ディスク１のどちらの面に付着した水分も内部に侵入することを防止出来る。この結果、更に信頼性の高い光ディスク１を得ることが出来る。
【００４８】
なお、プラズマを用いて表面改質層を形成することが出来るが、真空紫外線光を用いて表面処理を行うようにした光ディスクであるので、光ディスクのポリカ−ボネ−ト樹脂基板に対するエネルギー（熱も含む）によるダメージをなくすことが出来る。
【００４９】
【発明の効果】
以上に詳述したように本発明によると、基板上に情報記録層と、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層とが少なくとも順次積層され、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層の上方からレーザー光を照射して使用される光ディスクにおいて、フッ素を含むガス雰囲気中で前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層表面に真空紫外線光を照射することによって、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層中の水素基をフッ素に置換して、この表面を撥水性に改質したので、表面に付着した水分が汚れを伴って内部まで浸透するのを防止出来る。
【００５０】
また、本発明によると、撥水性に改質した部分（表面改質層）はウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層の表層を改質したものであり、前記ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層と撥水性に前記改質した部分とは同質であるので、従来のように異質の２重構造とは異なるため、歪等によるクラック（亀裂）を防止出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層を有する光ディスクの一実施例の断面図である。
【図２】本発明の光ディスクの作製に使用される真空紫外線光照射装置の一実施例の断面図である。
【図３】光ディスクに係わる接触角αを説明する図である。
【図４】本発明の光ディスクの水の接触角αと、光ディスクの接触面積との関係を説明する図である。
【図５】本発明のウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層を有する一実施例の光ディスクの表面の接触角αと光エネルギ−密度との関係を示した図である。
【図６】光ディスクの表面の接触角αと透湿度との関係を示した図である。
【図７】酸素或いはＣＦ４を導入した時の接触角の真空紫外線光の光エネルギー密度依存性を示す図である。
【図８】透湿度の接触角依存性を示す図である。
【図９】光ディスクへの水分付着と汚れが付着した水分の光ディスク内部への浸透との関係を模式的に示した図である。
【図１０】従来の防汚性処理がなされている光ディスクの一例の断面図である。
【符号の説明】
１  光ディスク
２  ポリカ−ボネ−ト樹脂基板
３  反射層（情報記録層）
４  ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂保護層
５  表面改質層
１０  真空紫外線光照射装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  真空紫外線ランプ
１６  試料台
１７  積層基板
２１  窒素ガス導入部
２２  窒素ガス排出部
２３  ガス導入部
２４  ガス排出部
Ａ  真空紫外線ランプハウス
Ｂ  試料ボックス
Ｃ  石英ガラス板
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  水と光ディスク表面との接触面積
α  水の接触角
α１，α２，α３  水と光ディスク表面との接触角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004171696.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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