(57)【要約】【課題】  基板内部における気泡発生を防止し、優れたパターン転写率を有する光記録媒体用基板を安定した状態で成形する方法を提供する。【解決手段】  本発明の基板の成形方法では、加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を、加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２雰囲気下で、上面が開放された金型容器に充填する。加圧状態のＣＯ２は、溶融樹脂に対して可塑材として機能するので、溶融樹脂の流動抵抗を極めて低くすることができるとともに、溶融樹脂の粘性を低く維持することができる。これにより、金型容器に充填された溶融樹脂は、金型容器端部まで全体的に広がる。この溶融樹脂を加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２雰囲気下でプレス金型を用いて加圧するので、溶融樹脂が低粘性を維持した状態で加圧される。これにより、溶融樹脂はプレス金型の凹凸パターン内に十分に侵入することができる。【選択図】      図９
2005111815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光記録媒体の基板を成形する方法において、
溶融樹脂に加圧状態のＣＯ２を含浸することと；
加圧状態のＣＯ２雰囲気下で、上面が開放された金型容器に上記加圧状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を充填することと；
上記金型容器に充填された溶融樹脂を、加圧状態のＣＯ２雰囲気下でプレス金型を用いて加圧することと；を含む光記録媒体の基板を成形する方法。
【請求項２】
上記金型容器に上記加圧状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を充填することと、上記プレス金型を用いて加圧することとを同一チャンバ内で行うことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項３】
上記溶融樹脂に含浸する加圧状態のＣＯ２、上記溶融樹脂が上記金型容器に充填される雰囲気における加圧状態のＣＯ２及び上記溶融樹脂が上記プレス金型で加圧される雰囲気における加圧状態のＣＯ２の少なくとも一つが超臨界状態のＣＯ２であることを特徴とする請求項１または２に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項４】
上記基板の厚みが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項５】
上記基板が、光記録媒体のカバー層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項６】
加圧された溶融樹脂と上記金型プレスとの間に気体を供給することによって、該溶融樹脂を上記プレス金型から剥離することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項７】
上記溶融樹脂をプレス金型から剥離する際に、上記加圧された溶融樹脂を上記金型容器に真空吸着しておくことを特徴とする請求項６に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項８】
上記プレス金型がスタンパを含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光記録媒体の基板の成形方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の光記録媒体の基板の成形方法を用いて成形した基板。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板を備える光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、５００ｎｍ以下の短波長レーザ光を用いて記録または再生が行われる光記録媒体、特に記録層に色素材料を用いた追記型光記録媒体に用いる基板の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ用の情報のみならず、音楽や静止画像、動画像などの情報がディジタル化され、取り扱う情報量が極めて増大している。それに伴い、これらの情報を保存するための光記録媒体は大容量化が望まれている。この要望に応えるために、従来のＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷに比べて７倍以上の容量を有するＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−ＲＷなどの光記録媒体が既に製品化されている。
【０００３】
ＤＶＤ−ＲＡＭやＤＶＤ−ＲＷでは、例えば、記録再生用のレーザ光の波長λをＣＤなどで用いる記録再生用レーザ光よりも短くし、レーザ光を集光するためのレンズの開口数ＮＡをＣＤなどの記録再生で用いるレンズよりも大きくすることにより記録層に形成するレーザスポット径を微小化して記録層に高密度に情報を記録することによって大容量化を実現している。
【０００４】
しかしながら、今後も情報量は更に増大する傾向にあり、例えば高画質の映像情報を２時間以上記録するためには、１２ｃｍのＣＤサイズで２５ＧＢ以上の容量が必要とされている。
【０００５】
この要望に応えるべく、波長４０５ｎｍの青色レーザを用い、開口数ＮＡが０．８５と大きな対物レンズを用いることによりレーザスポット径を更に微小化して、より高密度に情報を記録することが可能な光ディスクが提案されている（Jpn.J.Appl.Phys.Vol.39(2000)pp.756-761、Part1,No.2B,Feb.2000）。かかる光ディスクは、記録層に相変化材料を用いた書換え型の光ディスクであり、基板上に反射層、記録層及びカバー層を順に備えた構造を有する。カバー層は、塵埃から記録層を保護するために設けられ、紫外線硬化樹脂等を用いて形成される。
【０００６】
かかる構造を有する光ディスクにおいては、従来と同様に基板側からレーザ光を照射して記録再生しようとしても、開口数が０．７よりも大きな対物レンズを用いているために基板の傾きによるコマ収差が大きくなってしまい、実際に記録再生することは不可能であった。このため、従来のＣＤやＤＶＤなどの場合と異なり、記録再生のためのレーザ光を基板と反対側すなわちカバー層が形成されている側から照射して記録再生を行なう方法が採用されている。
【０００７】
また、追記型光記録媒体についても大容量化が望まれており、ＤＶＤ−Ｒよりも更に高密度記録が可能な追記型光記録媒体の開発が進められている。
【０００８】
本発明者らは、上述したような青色レーザと高ＮＡレンズを用いて記録または再生を行うタイプの光記録媒体に最適な新規な光記録媒体、特に記録層に色素材料を用いた追記型光記録媒体について開示している（例えば、特許文献１を参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−５９０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、本発明者らの経験によれば、上記特許文献１に開示した方法で基板成形を行った場合、基板成形時の設定条件によっては、成形した基板内部に気泡が生じてしまい、基板のパターン転写率を低下させてしまうこともあった。
【００１１】
そこで、本発明は、基板内部における気泡発生を防止し、優れたパターン転写率を有する光記録媒体用基板を安定した状態で成形する方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、５００ｎｍ以下の短波長レーザ光を用いて記録または再生を行うのに好適な光記録媒体に用いられる薄型基板を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の態様に従えば、光記録媒体の基板を成形する方法において、
溶融樹脂に加圧状態のＣＯ２を含浸することと；
加圧状態のＣＯ２雰囲気下で、上面が開放された金型容器に上記加圧状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を充填することと；
上記金型容器に充填された溶融樹脂を、加圧状態のＣＯ２雰囲気下でプレス金型を用いて加圧することと；を含む光記録媒体の基板を成形する方法が提供される。
【００１３】
本発明の基板の成形方法では、加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を、加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２雰囲気下で、上面が開放された金型容器に充填する。加圧状態のＣＯ２は、溶融樹脂に対して可塑材として機能するので、溶融樹脂の流動抵抗を極めて低くすることができるとともに、溶融樹脂の粘性を低く維持することができる。これにより、金型容器に充填された溶融樹脂は、金型容器端部まで全体的に広がる。この溶融樹脂を加圧状態のＣＯ２、望ましくは超臨界状態のＣＯ２雰囲気下でプレス金型を用いて加圧するので、溶融樹脂が低粘性を維持した状態で加圧される。これにより、溶融樹脂はプレス金型の凹凸パターン内に十分に侵入することができる。この状態で、溶融樹脂が金型容器及びプレス金型によって冷却され固化することにより、パターン転写率の優れた光記録媒体用基板を安定した状態で成形することができる。
【００１４】
本発明の基板の成形方法では、上記金型容器に上記加圧状態のＣＯ２が含浸された溶融樹脂を充填することと、上記プレス金型を用いて加圧することとを同一チャンバ内で行うことが好ましい。
【００１５】
本発明では、上記基板の厚みが０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましい。このように極めて薄い基板を用いることにより、かかる基板側から波長５００ｎｍ以下の短波長のレーザ光を入射させても、基板の傾きによるコマ収差を低減することができ、確実に記録または再生を行うことが可能な光記録媒体を製造することができる。この場合、上記基板は、光記録媒体のカバー層となり得る。
【００１６】
本発明の基板の成形方法では、加圧された溶融樹脂と上記金型プレスとの間に気体を供給することによって、該溶融樹脂を上記プレス金型から剥離することが好ましい。また、上記溶融樹脂をプレス金型から剥離する際に、上記加圧された溶融樹脂を上記金型容器に真空吸着しておくことが好ましい。これにより、プレス金型から溶融樹脂を容易に剥離することができる。さらに、上記プレス金型がスタンパを含むことが好ましい。
【００１７】
本発明では、上記態様の基板の成形方法を用いて成形した基板が提供される。また、この基板を備える光記録媒体が提供される。
【００１８】
本発明における光記録媒体は、トラッキングのためにレーザ光を薄型基板側から照射したとき、トラッキング信号は、光記録媒体の光入射側に対して凸形状の反射層から反射された光の光路長と、凹形状の反射層から反射された光の光路長との差が略λ／８になったときに最大になる。すなわち、図１に示した光記録媒体では、トラッキング信号は、記録層２１上に形成された反射層２４の凹凸パターンに基づいて変化し、基板１２に形成されている凹凸パターンには直接的には影響されない。したがって、基板１２に形成されているグルーブの深さを深くしても、反射層２４の凹凸を制御すれば十分なトラッキング信号を得ることができるので、基板１２のグルーブＧに十分な量の色素材料を充填することが可能となり、確実にトラッキングを行うことが可能となる。基板表面に形成される案内溝の深さは、記録層に用いる色素材料等に応じて適宜所望の値に設定し得る。本発明では、基板の光照射側において凸形状を有する部分、すなわち基板のグルーブ上に存在する記録層の厚みが、凹形状を有する部分、すなわち基板のランド上に存在する記録層の厚みよりも厚くすることができる。
【００１９】
本発明においては、光記録媒体の光入射側に対して凸形状の反射層から反射される光の光路長と、凹形状の反射層から反射される光の光路長との差Ｌがλ／１２〜λ／６の範囲内になるよう調整することが好ましい。かかる範囲内に調整することにより確実にトラッキング信号を得ることができる。
【００２０】
また、図１に示した本発明の光記録媒体においては、光入射側に対して凸の形状を有し、色素が多く充填された部分（グルーブ）に記録マークが形成される。このように、本発明の光記録媒体では、光入射側から見て凸形状の部分に記録マークを形成するために、４Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２以上の記録密度になったとしても、レーザ光は波動光学的にも凸形状の部分の奥まで確実に到達し、記録層に確実に記録マークを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に従う光記録媒体の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例】
【００２２】
図１に、本発明に従う光記録媒体の概略断面図を示し、図１の下方には、その部分拡大断面図を示した。光記録媒体は、基板１２上に、記録層２１、反射層２４、接着層２５及び支持基板２６を備える。かかる構造を有する光記録媒体は、図２に示した製造装置を用いて製造することができる。
【００２３】
図２は、本発明の光記録媒体を製造するための製造装置の概略構成図である。製造装置において、二つのギヤ３０の歯にチェーンベルト３１が噛合っており、該ギヤが図中の矢印方向に回転することにより、チェーンベルト３１に接続された支持リング６と、該支持リング６上に載置された移動金型１とが、ＡからＮまでの各工程を一定間隔で移動する。移動金型１は、その底面の外径テーパ１ｈが支持リング６の内径テーパに嵌合し、移動金型１を支持リング６で固定しなくても、ずれ等が生じないように保持される（図４参照）。また、図３に示すように、移動金型１の中央部には移動金型１を貫通する中央孔１ａが設けられている。中央孔１ａは、移動金型１の表面、裏面及び内部に異なる孔径で形成されており、内部が表面及び裏面よりも大径となっていることにより、移動金型１の中央内部に大径空間部１ａ’を形成している。大径空間部１ａ’の底面には、Ｏリング１ｂが露出するように埋設されている。また、大径空間部１ａ’には、断面が凸状のピン１ｃが配置されている。この凸状ピン１ｃは、Ｏリング１ｂを介して、移動金型１の裏面側の孔を閉塞することができる。また、凸状ピン１ｃの凸部側中央には、バネ等の弾性部材１ｄが固着されている。この弾性部材１ｄを介して、凸状ピン１ｃの上方に突出しピン１ｅが配置されている。凸状ピン１ｃの先端部は錘状に形成されており、凸状ピン１ｃが後述するプレス転写工程における突出し部（１１ａ）によって押し上げられた際に、当該凸状ピン１ｃの先端部が突出しピン１ｅの底面に設けられた錘状の孔に嵌合する。また、移動金型１の裏面中央部１ｆは、側面がテーパ状となるように凸状に形成されている。この凸状の裏面中央部１ｆは、各工程において移動金型１が載置されるステージ等の表面中央部に設けられた凹部と嵌合し、各工程における移動金型１の位置決めを行う基準となる。さらに、移動金型１には、移動金型１の中央孔１ａから移動金型１の表面端部近傍に貫通するような真空吸引孔１ｇが設けられている。真空吸引孔１ｇは、後述するプレス転写工程において、プレス後の基板材料を移動金型１に真空吸着させるために用いられる。なお、本実施例における製造装置内は一部真空状態にあり、シャッター３２によって仕切ることで各工程の真空度が管理されている。また、本実施例の装置では、シャッター開閉時においても１〜１００Ｐａに真空度が制御されている。
【００２４】
図２に示した製造装置は、主に、薄型の基板を成形する工程Ａ〜Ｃと、基板上に記録層としての色素材料をスピンコート法により形成する工程Ｅと、記録層上に反射層をスパッタリングにより形成する工程Ｆ〜Ｈと、反射層上に接着剤を形成する工程Ｉと、支持基板を貼り合わせる工程Ｊ〜Ｌから構成される。なお、薄型の基板を成形する工程Ａ〜Ｃは同一チャンバ内に配置されている。また、工程Ａ〜Ｃが配置されるチャンバ内部は、超臨界状態のＣＯ２で充填されている。この超臨界状態のＣＯ２の効果については、後述する。以下、図１に示した光記録媒体の製造方法を各工程に沿って説明する。
【００２５】
図２に示したＡ工程では、移動金型１を予備加熱することができる。射出前における金型の加熱方法は任意であり、伝熱加熱、ハロゲンランプや赤外線ランプ等によるランプ加熱を用いることができる。本実施例においては、加熱プレート７が移動金型１側に上昇することにより、支持リング６に載置された移動金型１と加熱プレート７が接し、加熱プレート７からの伝熱により移動金型１が加熱される。本実施例においては、移動金型１の熱容量が小さいので、加熱プレートの伝熱は速やかに行われる。本実施例においては、加熱プレート７は５００℃に常時加熱されており、移動金型１は、１０秒間プレート７と密着して予備加熱された後、工程Ｂに移載される。
【００２６】
次に、本発明の工程Ｂにおける射出充填の様子を、図４〜図６を用いて詳細に説明する。まず、図４に熱可塑性樹脂の可塑化計量の様子を示す。支持リング６とともに移動金型１が移載されると直ちに、加熱プレート７が上昇して移動金型１を加熱する。本発明においては、加熱シリンダー５２及びシリンダー先端２は、ヒーターにより、使用する熱可塑性樹脂のガラス転移温度Ｔｇよりも高い温度に保持される。熱可塑性樹脂としては、例えば、ビスフェノールＡをモノマーとするポリカーボネート樹脂である、帝人化成社製ＡＤ５５０３（Ｔｇ１４３℃）を使用することができ、この場合、例えば、加熱シリンダー５２を３６０℃、シリンダー先端２の温度を３００℃に保持すればよい。また、熱可塑性樹脂には、超臨界状態の加圧ＣＯ２が含浸される。超臨界状態の加圧ＣＯ２は、ＣＯ２ガスボンベ（不図示）から、加熱シリンダー５２に設けられたベントポート５２ａを介して、加熱シリンダー５２内に充填される。これにより、シリンダー５２内の熱可塑性樹脂に超臨界状態の加圧ＣＯ２が含浸する。なお、ベントポート５２ａ付近のスクリュー５０は、超臨界状態のＣＯ２が混練しやすいように、ベント構造を有することが望ましい。本発明においては、シリンダー先端２の形状は任意であるが、本実施例においてはキャビティ３６の表面を覆う形状とする。かかる形状にすることによって、充填後における溶融樹脂のマクロな形状精度が得やすくなる。また、移動金型１上面を開放してハロゲンランプや赤外線ランプ、ヒーター等で補助加熱してもよい。
【００２７】
計量時には、スクリュー５０が図示しないモーターによって矢印４５の方向に回転し、これにより、超臨界状態の加圧ＣＯ２を含浸した、可塑化された溶融樹脂３７が逆止リング５１内を通過してスクリューヘッド５３側に押し出されるとともに、その内圧によりスクリュー５０が矢印４１方向に後退する。この計量方法は、従来技術と同じである。また、本実施例においては、樹脂の可塑化時に発生する揮発ガスをスクリュー５０の後方に位置する図示しないホッパー下より排気することができる。このとき、溶融樹脂３７がキャビティ３６側に漏れないように、エアーシリンダー５内のピストン４を矢印４０方向に保持し、ピストン４に連結したシール駒３を図中上方に維持する。
【００２８】
次に、計量完了時の様子を図５に示す。スクリューヘッド５３の先端における溶融樹脂３７の体積が増えると、当該樹脂の熱エネルギーが増大するので、その圧力で逆止リング５１が矢印４２の方向に後退し、樹脂の漏れを抑制する。さらに、シリンダー先端２とシール駒３の密着面８に隙間ができないように、エアーシリンダー５内の矢印４０方向の駆動力を維持する。計量完了後に加熱プレート７の中央部に配置された突出し部１９が移動金型１を突き上げ、シリンダー先端２に近づける。本発明においては、移動金型１は、後述する任意の工程で任意の回転数で回転可能であり、その回転駆動については各工程に設けられた回転駆動装置（不図示）を用いて行なわれる。
【００２９】
さらに、本発明の射出装置における射出充填時の様子を図６を用いて説明する。エアーシリンダー５のピストン４を矢印４３の方向に加圧し、シール駒３とシリンダー先端２の密着面８を広げ、キャビティ３６へのリング状の樹脂流動路を設ける。さらに、スクリュー５０を矢印４４の方向に前進させ、キャビティ３６に溶融樹脂３６を充填する。このとき、移動金型１が配置されているチャンバ内には、不図示のＣＯ２ガスボンベから供給された超臨界状態のＣＯ２が、圧力１０ＭＰａで予め充填されている。移動金型１は上面が開放されていることに加え、予め溶融樹脂には超臨界状態のＣＯ２が含浸しているので、キャビティ３６内に溶融樹脂が充填される際の流動抵抗が極めて低く、キャビティ３６内において溶融樹脂の圧力差が生じない。また、予めチャンバ内に充填した超臨界状態のＣＯ２も溶融樹脂に対して可塑材として機能するので、キャビティ３６内の溶融樹脂の粘性が低く保たれる。この溶融樹脂の低流動抵抗及び低粘性により、溶融樹脂が移動金型１の端部まで十分広がる。さらに、不図示の回転駆動装置を用いて移動金型１を回転することにより、厚さの薄い成形品であっても周方向における充填量の不均一性を解消して樹脂を均一な厚みで充填できる。また、本発明においては充填時の金型表面温度を少なくとも溶融樹脂のＴｇ以上にできるため、スキン層を著しく抑制できる。これに加えて、キャビティが、冷却された金型によって閉塞されていないため、充填の際における樹脂の低粘性を維持できる。したがって、充填後の転写面側における樹脂粘度を非常に低く維持することができる。更に、本実施例では、従来の射出成形方法では不可能であった熱可塑性樹脂のスピンコートを実現できる。本実施例においては、スクリュー５０の射出速度を１００ｍｍ／ｓ、移動金型１の回転数を５００ｒｐｍ、充填時間を０．０５ｓに制御することにより、溶融状態の樹脂材料１２を充填することができる。
【００３０】
溶融樹脂１２の充填完了後、移動金型１は、図２中、工程Ｃのプレス転写工程に移動される。工程Ｃのプレス転写工程は、上記工程Ｂと同様に、圧力１０Ｍｐａの超臨界状態のＣＯ２の雰囲気下で行なわれる。以下、工程Ｃについて図７〜図９を用いて詳細に説明する。図７中、移動金型１が工程Ｃに移動後、直ちに温調回路１５を流れる冷却水で温度制御されたプレスステージ１１が図中上方に移動する。温調回路を流れる冷却水の温度は任意であり、例えば８０℃の冷却水を流すことができる。移動金型１に対峙したプレス金型１０は、図示しないエアーシリンダーに内蔵されたプレスピストン９に固定されている。プレス金型１０には、記録する情報に対応する凹凸パターンが刻まれたスタンパ１７が、内周スタンパホルダー１３及び外周スタンパホルダー１４によって固定されている。図８の右下に、スタンパ１７の凹凸の形状を部分的に拡大して示した。スタンパのグルーブ深さ５４は１００ｎｍ、トラックピッチ５５は３２０ｎｍ、グルーブ幅５６は１５０ｎｍとした。プレス金型は温調回路１６を流れる冷却水によって温度制御されることが望ましく、例えば１００℃の冷却水を流すことによって温度制御することができる。
【００３１】
本発明の装置においては、図８に示すように、プレスピストン９の力を介してプレス金型１０が移動金型１をプレスすることで、樹脂材料１２表面にスタンパ１７の情報（凹凸パターン）を正確に転写する。プレス転写工程においても、チャンバ内に可塑剤として機能する超臨界状態のＣＯ２を充填しているので、溶融樹脂の低粘性を維持した状態でプレスを行うことができる。これにより、溶融樹脂は、移動金型１表面の内側（突出しピン１ｅに至るまで）から外側に至るまで十分に広がるとともに、スタンパ１７の凹凸パターンの細部に至るまで十分に侵入することができる。この溶融樹脂のプレスは、プレス後の成形基板１２の板厚が、例えば０．１ｍｍとなるように行った。エアーシリンダーによるプレス圧は例えば５００ｋｇｆに制御することができる。また、図９に示すように、本装置のプレスプストン９及び内周スタンパホルダー１３には、プレス金型１０及び内周スタンパホルダー１３と移動金型１とで画成されるキャビティに連通する吹き出し孔１０１が設けられており、不図示のコンプレッサからエアが上記キャビティ内に供給される。吹き出し孔１０１を介してキャビティ内に供給されたエアは、移動金型１上の成形基板１２の内周側表面に向けて吹き出すとともに、スタンパ１７と成形基板１２との間に流入する。さらに、本装置のプレスステージ１１の中央部には、移動金型１の真空吸引孔１ｇを介して上記キャビティに連通する真空吸引孔１０２、及び、真空吸引孔１０２内に配置され、移動金型１の裏面の孔を閉塞している凸状ピン１ｃをキャビティに向かって押し上げ可能な突出し部１１ａが設けられている。突出し部１１ａをキャビティに向かって押し上げることにより、凸状ピン１ｃによる移動金型１の裏面孔の閉塞状態は破られ、真空吸引孔１０２と移動金型１の中央孔１ａ及び真空吸引孔１ｇとが連通する。この状態で、真空吸引孔１０２に接続された不図示の真空ポンプを用いて真空吸引することにより、成形基板１２を基板の内周端及び外周端で移動金型１上に真空吸着することができる。プレス後、溶融樹脂が冷却され固化した後に、上記の成形基板１２に対するエアの吹き出し及び成形基板１２の真空吸着をともに行うことにより、成形基板１２をスタンパ１７から容易に剥離することができる。なお、プレス後、プレスピストン９が上方に後退する前に、チャンバー内に充填されていたＣＯ２は不図示の排気管を介してチャンバー外部に排気される。
【００３２】
なお、スタンパ１７から成形基板１２を剥離した後、突き出し部１１ａはプレスステージ１１内の元の位置に戻るが、このとき移動金型１内の凸状ピン１ｃも元の位置に戻る。これにより、移動金型１の裏面孔は再度閉塞状態となる。移動金型１の中央孔１ａ及び真空吸引孔１ｇの内部は減圧状態が維持されるので、移動金型１上に成形基板１２を吸着したまま、移動金型１を他の工程へ移動させることができる。
【００３３】
上述したスタンパの形状が本実施例の成形方法によって正確に転写されていることを確認するために、ＡＦＭ（分子間力顕微鏡）を用いることができる。こうして得られる基板の外径部の形状を図８の右下図に示す。当該外径部は、幅、高さともに５０μｍの段付き形状になるようにした。溶融樹脂の充填量にばらつきが生じた場合でも、余剰の樹脂がその段差部分に逃げるため、製品の厚みがショット間で安定する。本発明の装置で作製した０．１ｍｍ厚の成形基板を後工程に流さず、厚みのばらつきを測定したところ、１枚当たりのばらつき及び１００ショット間のばらつきともに、５μｍ以内と良好であった。
【００３４】
厚さが０．１ｍｍの成形基板を製造した後、移動金型１は図２中、工程Ｄに移載される。工程Ｄでは真空度は５００〜１０００Ｐａ程度に調整される。さらに、工程Ｅでは５０００〜９０００Ｐａと大気圧に近い状態に調整され、色素をスピン塗布する。工程Ｅにおける色素のスピン塗布の方法を、図１０及び図１１を用いて説明する。工程Ｅに移動金型１が回転ステージ１０３上に移載された後、不図示の回転駆動装置を用いて回転ステージ１０３上の移動金型１を回転させる。そして、三日月状の色素溶液回収用の排気装置２０を移動金型１近傍に移動する。まず、低回転にて溶媒に溶かした色素材料を、スピンナー１８より基板材料１２の内周部に塗布する。基板上に塗布する色素溶液は、ポルフィセン系色素０．５ｇをオクタフルオロペンタノール４０ｇに溶解し、これを４０℃下３０分間超音波分散した後、０．２μｍのフィルターでろ過することにより得ることができる。移動金型１を回転数１３００ｒｐｍで回転させながら、色素溶液を基板１２上に内周側から塗布した。さらに、図１１に示すように移動金型１を、例えば４０００ｒｐｍの速度で高速に回転させて色素溶液を振り切ることによって、膜厚が９０ｎｍとなるように基板上に色素記録膜２１を成膜した。このとき、余剰の色素溶液の大部分は図中の排気装置２０に取り込まれ回収される。それ以外の移動金型１外周部に残存した材料は後述の洗浄工程Ｎで洗い流される。
【００３５】
成形基板上に記録層２１を成膜した後、移動金型１は反射膜２４を成膜する工程Ｆに移動される。スパッタ等における金属反射膜の製造工程数は任意である。また、反射膜２４は、Ａｕ、ＡｇまたはＡｌ若しくはそれらの合金を用いて形成することができる。工程Ｆにおいて、移動金型１上の基板の内周及び外周にマスクされた後、工程Ｇのスパッタ装置のチャンバ内に装着され、記録層上に反射膜２４を成膜する。スパッタ装置のチャンバ内から基板が取り出された後、工程Ｈにおいてマスクが取り外される。各スパッタ工程における真空度は任意であるが、例えば、スパッタ工程Ｇでは１０−３〜１０−２Ｐａ、マスク取り付け工程Ｆ及び取り外し工程Ｈでは、それぞれ１０−１〜１Ｐａになるよう真空度を調整する。反射層２４の膜厚は任意であり、例えば５０ｎｍ〜１５０ｎｍにすることができる。なお、内周マスク２２および外周マスク２３は、図２に示すガイドレール３４下を移動するマグネットホルダー３３に保持され、移動金型１への脱着が行われる。マスクはそれぞれテーブル３８上を移動することができる。図１２に、工程Ｈのスパッタ後における移動金型１の様子を示し、図１２の右下に、外周部における記録膜２１、反射膜２４の構成を部分的に拡大して示した。
【００３６】
次に、移動金型１は、図２において、紫外線硬化性の接着剤２５の成膜工程Ｉに移動する。接着剤の成膜工程Ｉについて、図１３を用いて説明する。接着剤の塗布方法は、塗布材料が異なる以外は、上述した記録膜２１の成膜方法と同様であり、移動金型１を所定の回転速度で回転させながら、スピンナーから紫外線硬化性の接着剤２５を滴下することにより成膜される。図１３の右下には、接着剤を塗布したときの外周部における各層の構成を部分的に拡大して示した。図１３の右下図に示すように、紫外線硬化性の接着剤層２５が、反射膜層２４からはみでていた記録層２１を溶解するとともに、外周エッジ部に周り込む。
【００３７】
こうして得られた、色素記録膜２１、反射膜２４及び硬化していない紫外線硬化樹脂２５の各層が積層された成形基板１２に支持基板を貼り合わせた。本発明において、支持基板の材料及び板厚は任意であり、例えば、上述の成形基板１２と同じポリカーボネート樹脂を用いることができる。支持基板は、従来の射出成形方法を用いて例えば１ｍｍ程度の厚みで製造することができる。支持基板２６は、図２において工程Ｏで投入され、工程Ｐで上述と同様の紫外線硬化性の接着剤２５が塗布され、工程Ｑで反転される。そして、工程Ｊにおいて、図１４で示すように、移動金型１の成形基板１２上に大気中で貼り合わせられる。
【００３８】
さらに、移動金型１は真空度１００〜１０００Ｐａに減圧された工程Ｋに移動し、図１５で示すように、プレス面板２７によって真空プレスされる。そして移動金型１は、工程Ｌに移載された後、紫外線ランプ２９下で回転する。そして、図１６に示すように支持基板を透過した紫外線により、紫外線硬化性の接着剤２５が硬化する。このとき、反射膜２４が色素記録膜２１や基板１２を短波長の紫外線ランプ２９による熱やエネルギーから保護するので、記録膜２１の劣化や基板１２の熱変形が抑制される。本工程によって最終製品が完成し、工程Ｍで大気開放された後、工程Ｒにおいて集積される。
【００３９】
製品が取り出された移動金型１は工程Ｎに移動し、アセトン等の有機溶媒にて外周近傍に堆積した色素材料や紫外線硬化性材料が洗浄により除去される。
【００４０】
以上、本発明に従う光記録媒体及びその製造方法について実施例により具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、上記実施例では、薄型基板上に記録層と反射層を形成し、反射層上に接着層を介して支持基板を形成して光記録媒体を構成したが、薄型基板上に記録層と反射層を形成した積層体を複数貼り合わせて積層構成にすることも可能である。
【００４１】
上記実施例では、表面に凹凸パターンが形成された成形基板１２を厚さ０．１ｍｍとなるように成形したが、厚さ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲内の極めて薄い基板を成形することができる。
【００４２】
上記実施例では、溶融樹脂に超臨界状態のＣＯ２を充填したが、超臨界状態でない加圧状態のＣＯ２、例えば、加圧ＣＯ２ガス、液化ＣＯ２を充填してもよい。また、上記実施例では、溶融樹脂射出充填工程及びプレス転写工程のチャンバ内に超臨界状態のＣＯ２を充填したが、超臨界状態でない加圧状態のＣＯ２、例えば、加圧ＣＯ２ガス、液化ＣＯ２を少なくともいずれか一方に充填してもよい。これにより、光記録媒体の製造時のランニングコストを抑えることができる。
【００４３】
上記実施例の製造装置では、薄型の基板を成形するＡ〜Ｃ工程、即ち、移動金型予熱工程、溶融樹脂射出充填工程及びプレス転写工程を同一チャンバ内に配置したが、各工程をそれぞれ別個のチャンバ内に配置しても構わない。また、超臨界状態のＣＯ２を充填する溶融樹脂射出充填工程及びプレス転写工程を同一チャンバ内に配置しても構わない。
【００４４】
また、上記実施例では、記録層に色素材料を用いて追記型の光記録媒体を製造したが、記録層に相変化材料や磁性材料を用いて相変化型光記録媒体や光磁気記録媒体を製造することもできる。
【００４５】
上記実施例では、基板材料としてポリカーボネート樹脂を用いたが、波長３５０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内の光に対して光透過性を有する材料を用いて形成することができる。かかる材料としては、ポリメタル酸メチル、アモルファスポリオレフィン、ポリスチレン等を用いることもできる。
【００４６】
上記実施例において、剛性を得るために設けられる支持基板は、その表面に凹凸パターンを形成する必要はなく、平坦な形状にし得る。また、支持基板を形成する材料としてポリカーボネート樹脂を用いたが、ポリカーボネート樹脂以外の樹脂材料や金属材料等を用い得る。支持基板を樹脂材料を用いて構成した場合、樹脂材料にガラス繊維やフィラーが添加されていてもよい。上記実施例において、支持基板の厚さを１ｍｍ程度としたが、十分な剛性及び強度が得られるのであれば任意の厚さにし得る。また、薄型の基板の厚さや記録層等の膜厚に応じて任意の厚さにし得る。
【００４７】
上記実施例では、記録層を形成するための色素材料としてポルフィセン系色素を用いたが、波長３５０ｎｍ〜５００ｎｍのレーザ光に対応できるものであればよく、ポルフィリン系色素、クマリン系色素、ピラゾールアゾ系色素等の色素材料を用いることもできる。また、記録層は、反射層と親和性を有するものであれば好ましい。また、上記実施例では記録層の膜厚を９０ｎｍとしたが、５０〜２００ｎｍの範囲内であればよい。記録層は、上記実施例に記載の色素を溶剤に溶解してスピンコートする方法の他、色素を減圧下で加熱して蒸着する方法等により作製することもできる。記録層には、色素の安定性を向上させるために紫外線硬化剤、光安定化剤などを添加してもよく、さらに微細な信号記録信号を記録するために色素の分解熱量を制御する添加剤を加えても良い。
【００４８】
上記実施例では、スピンコート法を用いて記録層を形成する際の、色素を溶解するための溶媒として、オクタフルオロペンタノールを用いたが、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール、アミルアルコール、、アリルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、テトラフルオロプロパノール等のアルコール系溶媒、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ジメチルシクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素系溶媒等を用いることもできる。これら溶媒は単独で用いてもよく、あるいは、複数混合して用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明における光記録媒体の基板成形方法によって、表面に凹凸パターンが形成された厚さ０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍの薄い基板を、内部に気泡を生じさせること無く且つ安定した状態で成形することができる。この基板を用いることにより、例えば波長５００ｎｍ以下の短波長のレーザ光と高ＮＡのレンズを用いて確実に記録または再生を行うことができる光記録媒体を提供することができる。更に、記録層に色素材料を用いて追記型光記録媒体として構成した場合に、基板のグルーブを深くして十分に色素を充填することができるので、確実にトラッキングを行うことができるとともに確実に記録マークを形成することができる。これにより、超高密度記録用の追記型光記録媒体を提供できる。
【００５０】
本発明では、移動金型を用いて基板を成形し、基板を移動金型に載置したまま、基板表面への凹凸パターンの転写と、基板上への記録層や反射層などの薄膜の形成と、支持基板などを貼り付けなどを連続して行うことができるので、厚みが０．３ｍｍ以下の薄型の基板を有する光記録媒体であっても極めて容易に且つ高い生産効率で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に従う光記録媒体の概略断面図である。
【図２】本発明に従う光記録媒体を製造するための製造装置の概略構成図である。
【図３】本発明の実施例において、光記録媒体を製造するために用いた移動金型の概略断面図である。
【図４】図２に示した製造装置に設けられている射出成形機の射出部の概略断面図であり、可塑化軽量の様子を模式的に示す。
【図５】図２に示した製造装置に設けられている射出成形機の射出部の概略断面図であり、軽量完了の様子を模式的に示す。
【図６】図２に示した製造装置に設けられている射出成形機の射出部の概略断面図であり、射出充填の様子を模式的に示す。
【図７】図２に示した製造装置の工程Ｃを説明するための図であり、移動金型上の基板にスタンパを押し付ける前の状態を模式的に示す。
【図８】図２に示した製造装置の工程Ｃを説明するための図であり、移動金型上の基板にスタンパを押し付けている様子を示す。
【図９】図２に示した製造装置の工程Ｃを説明するための図であり、スタンパから移動金型上の基板を剥離している様子を示す。
【図１０】図２に示した製造装置の工程Ｅを説明するための図であり、スピンコートにより、移動金型上の基板に色素材料を塗布している様子を示す。
【図１１】図２に示した製造装置の工程Ｅを説明するための図であり、移動金型を高速回転させて基板上に塗布された不要な色素材料を取り除いている様子を示す。
【図１２】図２に示した製造装置の工程Ｈにおいてスパッタリングを行った後の移動金型の概略断面図である。
【図１３】図２に示した製造装置の工程Ｉを説明するための図であり、接着剤をスピンコートにより形成している様子を示す。
【図１４】図２に示した製造装置の工程Ｉを説明するための図であり、支持基板を貼り付ける前の様子を示す。
【図１５】図２に示した製造装置の工程Ｋを説明するための図であり、真空プレスにより支持基板を貼り付けている様子を示す。
【図１６】図２に示した製造装置の工程Ｌを説明するための図であり、紫外線ランプにより紫外線を照射して接着剤を硬化する様子を示す。
【符号の説明】
【００５２】
１  移動金型
２  シリンダー先端
３  シール駒
４  ピストン
５  エアーシリンダ
６  金型支持リング
７  加熱プレート
８  シール駒とシリンダー先端の密着面
９  プレスピストン
１０  プレス金型
１１  冷却ステージ
１２  樹脂材料および成形基板
１７  スタンパ
１８  スピンナー
１９  突出し部
２０  排気装置
２４  反射膜
２５  紫外線硬化性接着剤
２６  支持基板
２７  プレス面板
２８  支持プレート
２９  紫外線硬化ランプ
３０  ギヤ
３１  チェーンベルト
３２  シャッター
３３  マグネットホルダー
３５  スパッタチャンバー
３６  キャビティ
１０１  吹き出し孔
１０２  真空吸引孔
１０３  回転ステージ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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