(57)【要約】      （修正有）【課題】シートの変形が生じにくい熱可塑性プラスチックシートの製造方法を提供する。【解決手段】熱可塑性プラスチックシートよりも剛性の大きい台座１１に熱可塑性プラスチックシートを載せた状態で、微細凹凸パターンの転写を行うプレス成型工程と、その後のスパッタリング成膜や塗布形成などの表面処理工程とを連続的に行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成型用金型で加熱プレスして熱可塑性プラスチックシート表面に凹凸パターンを転写するパターン転写工程と、前記熱可塑性プラスチックシートの表面処理を行う表面処理工程とを含む熱可塑性プラスチックシートの製造方法において、
熱可塑性プラスチックシートよりも剛性が大きい材料からなる台座上に熱可塑性プラスチックシートを保持し、その保持状態のまま熱可塑性プラスチックシートに対して前記パターン転写工程及び表面処理工程を行うことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記表面処理工程では、前記熱可塑性プラスチックシート上に記録膜、反射膜及び保護膜の成膜を行うことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記台座上と熱可塑性プラスチックシートとの間に、再剥離可能な低粘着性シートを配置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性プラスチック製の素材シートの表面に微細な凹凸パターンを転写して熱可塑性プラスチックシートを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク、回折格子、導光板、マイクロレンズアレイなどの光学デバイスにおいては、その小型化・薄型化及び高性能化を図るため、ナノスケールの微細な凹凸パターンを表面に形成することが求められている。
【０００３】
従来、プラスチック成型体の表面に微細な凹凸パターンを形成する方法としては、成型品の表面に形成しようとする凹凸パターンの雌形を有する金型キャビティを作製し、この金型キャビティ内に溶融プラスチック材料を注入する射出成型法が採用されている。射出成型法は、成型品の形状や成型材料に関する制約が少ないという点で優れた製法であるが、溶融プラスチック材料を冷えた金型キャビティ内に注入するため、溶融プラスチック材料が金型キャビティ内で十分に流動しない場合が生じやすく、転写される凹凸パターンの微細化や高精度化に限界がある。特に、光学デバイスのような薄型の成型品の場合には、金型キャビティ内における溶融プラスチック材料の不十分な流動が顕著となり、かつ成型収縮も大きくなることから、成型品に大きな残留応力が発生しやすくなってしまう。
【０００４】
この成型品に生じる残留応力は、樹脂材料としてポリカーボネートやポリスチレン等の高屈折率材料を用いた場合に特に大きな問題となる。即ち、導光板やマイクロレンズアレイなどの光学デバイスにおいては、デバイス材料の屈折率が高いほど高い特性が得られるので、本来的にはポリカーボネートやポリスチレン等の高屈折率材料を用いて製造することが好ましいが、この種の樹脂材料中には分子骨格中に外部場によって分極しやすい芳香族環を有するため、成型品の中に生じた残留応力が複屈折と呼ばれる屈折率異方性をもたらし、光学歪みを生じることで特性が悪化してしまう。このため、従来は、残留応力の発生を避けるために、あえてポリメチルメタクリレートや非晶質ポリオレフィン等の低高屈折率材料を用いて光学デバイスを射出成型することとしている。
【０００５】
かかる問題に対処するため、近年、射出成型法に代わる光学デバイスの成型方法として、プレス成型法の一種であるホットエンボス法を適用することが提案されている。ホットエンボス法とは、図３に示すように、ヒータ１０１が一体に備えられた上金型１０２とヒータ１０３が一体に備えられた下金型１０４との間に熱可塑性プラスチック製の素材シート１０５を挟み込み、素材シート１０５にヒータ１０１，１０３の熱を加えてその表面を軟化した後、素材シート１０５に押圧力を加えて、上金型１０２及び下金型１０４の表面に形成された所要の凹凸パターン１０６，１０７を素材シート１０５の表面に転写することにより、光学デバイス１０８を成型する方法である（特許文献１参照）。
【０００６】
このホットエンボス法によれば、ポリカーボネートやポリスチレン等の高屈折率材料を用いて薄型の光学デバイスを成型した場合にも、樹脂の流動不十分や成型収縮がほとんど生じないので、成型体中に発生する残留応力を緩和することができる。
【特許文献１】特開２００３−１７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
熱可塑性プラスチックシートはやわらかく変形を伴いやすいので、従来ホットエンボスおよび記録膜・反射膜等のスパッタリング、もしくは記録膜・保護膜等のスピンコート塗布時において、プラスチックシートと同じ大きさかそれより大きい台座を使用し、該台座の上にプラスチックシートを保持して、それぞれの処理を行っている。
【０００８】
しかしながら、特に厚さ０．３ｍｍ以下の熱可塑性プラスチックシートは変形しやすいため、加熱プレスによる凹凸パターンの成型、スパッタリング成膜や塗布形成といった表面処理の工程を経る過程で反りなどの変形を伴いやすく、その変形がそのまま残留してしまう場合がある。さらに、各工程においてプラスチックシートを前記台座から着脱し搬送する動作を重ねることにより、プラスチックシートに余計な応力がかかり、さらに変形を伴いやすくなる。このような変形は、凹凸パターンを施したプラスチックシートの特性を悪化させる。例えば、熱可塑性プラスチックシートを用いた光ディスクを製造した場合、プラスチックシートの変形が残っていると、光ディスク回転時のフォーカスサーボエラーやトラッキングエラーなどを引き起こすこととなる。一般的に、光ディスクの場合には、プラスチックシートの変形量は０．３ｍｍ以下に抑える必要があるとされている。
【０００９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、熱可塑性プラスチックシートを変形が生じないように製造する方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、熱可塑性プラスチックシートよりも剛性の大きい台座に熱可塑性プラスチックシートを載せた状態で、微細凹凸パターンの転写を行うプレス成型工程と、その後のスパッタリング成膜や塗布形成などの表面処理工程とを連続的に行う製造方法に想到した。
【００１１】
すなわち、本発明は、成型用金型で加熱プレスして熱可塑性プラスチックシート表面に凹凸パターンを転写するパターン転写工程と、前記熱可塑性プラスチックシートの表面処理を行う表面処理工程とを含む熱可塑性プラスチックシートの製造方法において、熱可塑性プラスチックシートよりも剛性が大きい材料からなる台座上に熱可塑性プラスチックシートを保持し、その保持状態のまま熱可塑性プラスチックシートに対して前記パターン転写工程及び表面処理工程を行うことを特徴とする製造方法を提供するものである。
【００１２】
本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法において、前記表面処理工程では、前記熱可塑性プラスチックシート上に記録膜、反射膜及び保護膜の成膜を行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法において、前記台座上と熱可塑性プラスチックシートとの間に、再剥離可能な低粘着性シートを配置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
以上、説明したように、本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法によれば、ホットエンボスによる微細凹凸パターン成型工程や、その後の表面処理工程において、熱可塑性プラスチックシートを台座に固定したままの状態で各工程を実施するので、反り等の変形量が最小限に抑えられた熱可塑性プラスチックシートを製造することができる。また、熱可塑性プラスチックシートを台座から着脱して搬送する手間が不要となり、製造工程が簡略化されることとなる。このようにして製造された熱可塑性プラスチックシートからなる光ディスクは、静止時、回転時の面ぶれ量が最小限に抑えられるため、サーボ特性及び記録特性が向上されたものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１Ａ，図１Ｂ，図２は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。
【実施例１】
【００１６】
本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法の一実施例として、ポリカーボネード樹脂を用いたフレキシブル光ディスクの製造方法について、図１Ａ，図１Ｂを参照しながら説明する。熱可塑性樹脂の一種であるポリカーボネード樹脂は、光ディスク基板材料として広く用いられており、これを用いて望ましい光学特性を有する厚さ０．３ｍｍ以下の薄型フレキシブル光ディスクを製造することができる。また、ポリカーボネード樹脂を用いた場合のガラス転移温度は約１５０℃であり、加熱プレスによってフレキシブル光ディスクの表面に微細凹凸形状をパターニングすることが可能である。
【００１７】
シートディスクの用意
厚さ０．１ｍｍの熱可塑性プラスチックシートを内径１５．０５ｍｍ、外径１３０ｍｍのディスク状に加工する。熱可塑性プラスチックシートの材料にはポリカーボネード樹脂を使用した。内周穴の開いたシートディスクをプレス成型した場合、内径穴が小さくなることもあるので、最終内径より大き目に打ち抜いておく。また、外径も最終外径より十分大き目に打ち抜いておく。ディスク作製プロセス中に前記プラスチックシートに反りが発生しやすいため、最終工程で最終外径に打ち抜くこととしている。
【００１８】
台座及びディスクホルダー
図１Ａ，図１Ｂに示す台座１０は、ステンレス（ＳＵＳ）を材料として、直径１３０ｍｍ、厚さ５ｍｍｔの平板部分から形成した。ディスクに接する面には鏡面加工を施している。上記で加工した熱可塑性プラスチックシート２０を台座１０上に載せて保持したものを、ディスクホルダー３とする。このディスクホルダー３に微細凹凸パターンを施したスタンパを組み込んだスタンパ固定プレート４０を上から載せて、ホットエンボスプレート２とする。
【００１９】
このホットエンボスプレート２をプレス機に挿入し、上下ベース金型を１８０℃に加熱しながら上下のベース金型で挟み押圧プレスする。熱可塑性プラスチックシート２０のガラス転移温度以上でプレスすることにより、スタンパの微細凹凸パターン面が熱可塑性プラスチックシート２０に転写される。所定時間のプレス後、金型を冷却しホットエンボスプレート２を取り出す。その後、熱可塑性プラスチックシート２０が台座１０から剥がれないようにして、ホットエンボスプレート２からスタンパ固定プレート４０を取り外し、ディスクホルダー３を次の工程に進める。
【００２０】
記録膜塗布・反射膜スパッタ・保護膜塗布
ディスクホルダー３を色素塗布用のスピンコーターにセットする。ディスクホルダー３を回転させながら、ディスク上にフッ素アルコールに１％の色素材料を溶かしたものをスピンコートする。塗布後、回転数を上げ色素材料を振り切りディスク面内の色素厚みを均一にする。この後、１時間乾燥させる。続いて、ディスク面上にＡｇ反射膜のスパッタリング成膜をし、さらに保護膜としてＵＶ硬化型樹脂の塗布形成を行う。
【００２１】
次に、ディスクを台座１０から剥し、最終外径１２０ｍｍに打ち抜き、ディスクの上記処理をされていない方の面にＵＶ硬化型樹脂による保護膜を塗布形成して、フレキシブル光ディスクが完成する。このようにして製造されたフレキシブル光ディスクを平面状に置いた場合の静止時の反り量は平均値で０．０６ｍｍであった。
【実施例２】
【００２２】
実施例１と同様のポリカーボネード樹脂を用いたフレキシブル光ディスクの製造方法において、異なる台座を用いる例について、図２を参照しながら説明する。本例では、図２（ａ）に示すように、台座１１の中央に内径約１５ｍｍの内周穴を形成している。この台座１１の上に低粘着性シートフィルム及び実施例１と同様の加工をした熱可塑性プラスチックシート２０を、内周穴を揃えて載せ（このとき外部からセンターピンを適用してもよい）、ディスクホルダー４とする。低粘着性シートフィルムは、ディスク作製プロセス中、台座１１と熱可塑性プラスチックシート２０とが剥がれないように、両者を半固定するためのものである。台座１１を上記のように構成することにより、ディスクホルダー４全体を従来のディスク製造装置で加工することができるので、製造コストの削減につながる。
【００２３】
このディスクホルダー４上に微細凹凸パターンを施したスタンパ３０を組み込んだスタンパ固定プレート４０を載せ、ホットエンボスプレート５とする。このホットエンボスプレート５をプレス機に挿入し、下金型を１２０℃に、上金型を１９０℃にそれぞれ加熱しながら上下のベース金型で挟み押圧プレスする。所定時間のプレス後、金型を冷却しホットエンボスプレート５を取り出す。その後、熱可塑性プラスチックシート２０が台座１１から剥がれないようにして、ホットエンボスプレート５からスタンパ固定プレート４０及びスタンパ３０を取り外す。
【００２４】
以降の記録膜塗布・反射膜スパッタ・保護膜塗の工程は、実施例１の場合と同様である。このようにして製造されたフレキシブル光ディスクの平面状に置いた場合の静止時の反り量は平均値で０．０５ｍｍであった。
【実施例３】
【００２５】
実施例１及び２では色素塗布媒体を例示したが、本例では、相変化記録媒体の製造について説明する。図２の台座１１上に低粘着性シートフィルムと熱可塑性プラスチックシート２０とを載せ、熱可塑性プラスチックシート２０の表面に微細凹凸パターンの転写を行った後、台座１１上に熱可塑性プラスチックシート２０を保持したまま、相変化膜、誘電体膜、反射膜をスパッタリング法により形成し、保護膜としてＵＶ硬化樹脂を塗布形成した。その他の工程は実施例２の場合と同様である。以上の方法で製造した厚さ０．１ｍｍ相変化光ディスクは、平面状に置いた場合の静止時でディスク外周の反り量が０．１１ｍｍであった。
【比較例】
【００２６】
上記実施例１〜３に対する比較例として、以下のような方法で光ディスクを作製した。実施例１と同様の工程でホットエンボスプレートを形成し、プレスによるパターン形成工程を行った後、一度台座から熱可塑性シートを取り外し、別のスピンコート用の台座を用いてスピンコート工程を行い、さらに別のスパッタリング用の台座を用いてスパッタリング工程を行って光ディスクを作製した。この光ディスクは、平面状に置いた場合の静止時で反り量が平均値で０．６ｍｍとなった。
【００２７】
以上、本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。
【００２８】
例えば、本発明によって製造される熱可塑性プラスチックシートは、光ディスクのみならず、マイクロレンズアレイ、回折格子、導光版など様々な光学デバイスの材料として利用することができる。この場合、台座の形状は上記で例示した円形に限定されるものではなく、製造しようとする製品の形状に合わせた台座を適宜使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１Ａ】本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法の一実施例として、ポリカーボネード樹脂を用いたフレキシブル光ディスクの製造方法を示す図である。
【図１Ｂ】本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法の一実施例として、ポリカーボネード樹脂を用いたフレキシブル光ディスクの製造方法を示す図である。
【図２】本発明の熱可塑性プラスチックシートの製造方法の他の実施例として、ポリカーボネード樹脂を用いたフレキシブル光ディスクの製造方法を示す図である。
【図３】ホットエンボス法によって光学デバイスを成型する方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
２  ホットエンボスプレート
３  ディスクホルダー
４  ディスクホルダー
５  ホットエンボスプレート
１０  台座
１１  台座
２０  熱可塑性プラスチックシート
３０  スタンパ
４０  スタンパ固定プレート
１０１，１０３  ヒータ
１０２  上金型
１０４  下金型
１０５  素材シート
１０６，１０７  凹凸パターン
１０８  光学デバイス
【図１Ａ】
2007331205.tif 000003
【図１Ｂ】
2007331205.tif 000004
【図２】
2007331205.tif 000005
【図３】
2007331205.tif 000006