(57)【要約】【課題】表面に形成される凹凸パターンと中心孔の偏心量が小さく、内周部の変形がない光ディスクを製造することができる光ディスク製造方法を提供する。【解決手段】中心孔を有する熱可塑性材料から成る光ディスク基板と、前記中心孔を有し、表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記光ディスク基板と前記スタンパの中心孔に嵌合する凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の少なくとも片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、前記スタンパ支持体の凸部が前記光ディスク基板の中心孔と前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ね、これらを重なり方向に加熱プレスする工程を含み、好適には、加熱プレスされた前記光ディスク基板に、前記中心孔と同心でより大きい中心孔を開ける工程をさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記光ディスク基板及び前記スタンパの中心孔に嵌合する凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の少なくとも片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ支持体の凸部が前記光ディスク基板及び前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、
これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特長とする光ディスク製造方法。
【請求項２】
熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、前記光ディスク基板の中心孔とほぼ同じ寸法の直径を有する中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記光ディスク基板と前記スタンパの中心孔とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の少なくとも片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記光ディスク基板の中心孔と前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、
これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする光ディスク製造方法。
【請求項３】
中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体とを、前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が前記スタンパ支持体と反対側になるように、かつ、前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、
前記スタンパ支持体の円柱状凸部に、前記円柱状凸部の直径とほぼ同じ寸法の内径を有する円筒部を有するスタンパ押さえを嵌める工程と、
熱可塑性材料から成り前記スタンパ押さえの円筒部の外径とほぼ同じ寸法の直径を有する中心孔を有する光ディスク基板を、前記光ディスク基板の片方の面が前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ押さえが前記光ディスク基板の中心孔に嵌合するように、前記スタンパ及び前記スタンパ支持体と重ねる工程と、
これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする光ディスク製造方法。
【請求項４】
熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、前記光ディスク基板の中心孔より大きい寸法の直径を有する中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、直径が前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法で厚さが前記スタンパとほぼ同じ厚さの円盤状部分及び前記円盤状部分と同芯で前記光ディスク基板の中心孔の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状部分から成る凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、前記スタンパ支持体の凸部の円盤状部分が前記スタンパの中心孔に嵌合し、かつ、前記スタンパ支持体の凸部の円柱状部分が前記光ディスク基板の中心孔に嵌合するように重ねる工程と、
これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする光ディスク製造方法。
【請求項５】
加熱プレスされた前記光ディスク基板に、前記中心孔と同心でより大きい中心孔を開ける工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光ディスク製造方法。
【請求項６】
中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、
前記スタンパの中心孔に嵌合する凸部を有するスタンパ支持体と、
前記スタンパ支持体の凸部が前記スタンパ及び光ディスク基板の中心孔に嵌合するように重ねられた前記スタンパ、スタンパ支持体及び光ディスク基板を重なり方向に加熱プレスする加熱プレス手段とを備えることを特徴とする光ディスク製造装置。
【請求項７】
中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、
前記スタンパの中心孔とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体と、
前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記光ディスク基板の中心孔と前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねられた前記スタンパ、スタンパ支持体及び光ディスク基板を重なり方向に加熱プレスする加熱プレス手段とを備えることを特徴とする光ディスク製造装置。
【請求項８】
中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、
前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体と、
前記円柱状凸部の直径とほぼ同じ寸法の内径を有する円筒部を有するスタンパ押さえと、
前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記スタンパの中心孔に嵌合し、前記スタンパ支持体の円柱状凸部に前記スタンパ押さえが嵌り、前記スタンパ押さえが光ディスク基板の中心孔に嵌合するように重ねられた前記スタンパ、スタンパ支持体及び光ディスク基板を重なり方向に加熱プレスする加熱プレス手段とを備えることを特徴とする光ディスク製造装置。
【請求項９】
中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、
直径が前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法で厚さが前記スタンパとほぼ同じ厚さの円盤状部分及び前記円盤状部分と同心で前記円盤状部分の直径より小さい直径を有し円柱状部分から成る凸部を有するスタンパ支持体と、
前記スタンパ支持体の凸部の円盤状部分が前記スタンパの中心孔に嵌合し、かつ、前記スタンパ支持体の凸部の円柱状部分が光ディスク基板の中心孔に嵌合するように重ねられた前記スタンパ、前記スタンパ支持体及び前記光ディスク基板を重なり方向に加熱プレスする加熱プレス手段とを備えることを特徴とする光ディスク製造装置。
【請求項１０】
光ディスク基板に、あらかじめ形成された中心孔と同心でより大きい中心孔を開ける中心孔打ち抜き手段をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の光ディスク製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクを製造する方法に関する。本発明は、光ディスクを製造する装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスク、回折格子、導光板及び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、プラスチック成形品の表面に微細な凹凸パターンを形成する方法としては、成形品の表面に形成しようとする凹凸パターンの雌型を有する金型キャビティを作成し、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形法が採用されている。射出成形法は、成形品の形状や成形材料に関する制約が少ないという点で優れた方法であるが、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ので、溶融プラスチック材料が金型キャビティ内で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に薄型の成形品については、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、かつ成形収縮も大きくなることから、成形品に大きな残留応力が発生しやすくなってしまう。
【０００４】
この成形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光屈折材料を用いた場合に特に大きな問題となる。すなわち、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望ましいが、この種の樹脂材料中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、成形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屈折率材料を用いて光学デバイスを射出形成していた。
【０００５】
かかる問題に対処するため、近年、射出成形法に代わる光学デバイスの成形方法として、プレス成形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。ホットエンボス法は、図５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からなる素材シート１０５を挟み込み、素材シート１０５にヒータ１０１及び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及び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を成形する方法である（例えば、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形した場合にも、樹脂の流動不十分や成形収縮をほとんど生じないので、成形品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】
ホットエンボス法では、スタンパとスタンパの凹凸パターンを転写すべき基板との精密な位置合わせが重要であるが、位置合わせのための光学顕微鏡や微小移動ステージをホットエンボス装置の金型内に搭載することは非常に困難である。また、凹凸パターンが同心円状もしくはスパイラル状に刻まれた薄型光ディスクの場合、スピンドルにチャッキングするために中心孔を開ける必要があるが、この中心孔と凹凸パターンとの偏心量を十分に小さくしなければならない。１つの方法として、中心孔の開いていない薄型シートに対し、ホットエンボス法で凹凸パターンを転写した後、その凹凸パターンを顕微鏡で位置制御し、凹凸パターンと心合わせして中心孔を打抜く方法がある。しかし、薄型光ディスク製造を考えた場合、コストや時間が掛かる懸念がある。
【０００８】
また、薄型光ディスクの内周部には変形があってはならない。もし変形があると、偏心量が増大したり、光学ドライブへのチャッキング時にチャッキング精度が悪化し、記録再生特性が悪化するおそれがある。
【０００９】
上述したことを鑑み、本発明の目的は、表面に形成される凹凸パターンと中心孔の偏心量が小さく、内周部の変形がない光ディスクを製造することができる光ディスク製造方法を提供することにある。本発明は、光ディスク製造装置も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光ディスク製造方法は、熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記光ディスク基板及び前記スタンパの中心孔に嵌合する凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の少なくとも片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ支持体の凸部が前記光ディスク基板及び前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特長とする。
【００１１】
本発明による他の光ディスク製造方法は、熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、前記光ディスク基板の中心孔とほぼ同じ寸法の直径を有する中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記光ディスク基板と前記スタンパの中心孔とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の少なくとも片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記光ディスク基板の中心孔と前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
本発明によるさらに他の光ディスク製造方法は、中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状凸部を有するスタンパ支持体とを、前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が前記スタンパ支持体と反対側になるように、かつ、前記スタンパ支持体の円柱状凸部が前記スタンパの中心孔に嵌合するように重ねる工程と、前記スタンパ支持体の円柱状凸部に、前記円柱状凸部の直径とほぼ同じ寸法の内径を有する円筒部を有するスタンパ押さえを嵌める工程と、熱可塑性材料から成り前記スタンパ押さえの円筒部の外径とほぼ同じ寸法の直径を有する中心孔を有する光ディスク基板を、前記光ディスク基板の片方の面が前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、かつ、前記スタンパ押さえが前記光ディスク基板の中心孔に嵌合するように、前記スタンパ及び前記スタンパ支持体と重ねる工程と、これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によるさらに他の光ディスク製造方法は、熱可塑性材料から成り中心孔を有する光ディスク基板と、前記光ディスク基板の中心孔より大きい寸法の直径を有する中心孔を有し表面に凹凸パターンが形成されたスタンパと、直径が前記スタンパの中心孔の直径とほぼ同じ寸法で厚さが前記スタンパとほぼ同じ寸法の円盤状部分及び前記光ディスク基板の中心孔の直径とほぼ同じ寸法の直径を有する円柱状部分から成る凸部を有するスタンパ支持体とを、前記光ディスク基板の片方の面に前記スタンパの凹凸パターンが形成された面が当接し、前記スタンパ支持体の凸部の円盤状部分が前記スタンパの中心孔に嵌合し、かつ、前記スタンパ支持体の凸部の円柱状部分が前記光ディスク基板の中心孔に嵌合するように重ねる工程と、これらを重なり方向に加熱プレスする工程とを含むことを特徴とする。
【００１４】
本発明による光ディスク製造方法は、好適には、加熱プレスされた前記光ディスク基板に、前記中心孔と同心でより大きい中心孔を開ける工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表面に形成される凹凸パターンと中心孔の偏心量が小さく、内周部の変形がない光ディスクを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の光ディスク製造方法を説明する図である。スタンパ支持体１０は、円柱状のセンタピン１１が設けられている。スタンパ２０の片側表面には、光ディスクに転写すべき円周状の微細な凹凸パターンが形成されている。スタンパ２０には、さらに、スタンパ支持体１０のセンタピン１１に嵌る中心孔が形成されている。スタンパ２０を、凹凸パターンが形成された面を上にして、中心孔がセンタピン１１に嵌るようにスタンパ支持体１０上に載せる。熱可塑性プラスチックシート３０は、円盤状に形成され、スタンパ支持体１０のセンタピン１１に嵌るサイズの中心孔がその中心に形成されている。熱可塑性プラスチックシートから成る光ディスク基板３０を、凹凸パターンを形成すべき側を下にして、中心孔がセンタピン１１に嵌るようにスタンパ２０上に載せる。ミラープレート４０にも、スタンパ支持体１０のセンタピン１１が嵌るような中心孔が形成されている。ミラープレート４０を、中心孔がセンタピン１１に嵌るように光ディスク基板３０上に載せる。
【００１７】
このスタンパ支持体１０の上にスタンパ２０、光ディスク基板３０及びミラープレート４０が載った状態で、ヒータ５１を備える上金型５０及びヒータ６１を備える下金型６０で上下から挟み、加熱押圧する。冷却後、スタンパ２０を光ディスク基板３０から剥がす。このようにして、スタンパ２０の凹凸パターンが光ディスク基板３０の表面に転写される。スタンパ２０と光ディスク基板３０はセンタピン１１によって心合わせされるため、光ディスク基板３０における凹凸パターンと中心孔の偏心量をきわめて小さくすることができる。
【００１８】
スタンパの内径より光ディスク基板の内径が大きい場合、図２のような構成にすることもできる。図２において、図１と同様の要素を同じ符号で示す。スタンパ支持体１０のセンタピン１１に適度に嵌るような内径であり、光ディスク基板３０の中心孔に適度に嵌るような外径のキャップ状のスタンパ押さえ１２を用意する。スタンパ支持体１０の上に、スタンパ２０とほぼ同じ外径で、センタピン１１が嵌る中心孔を有するシリコーンシート１３を載せ、その上にスタンパ２０を凹凸パターンが形成された面を上にして載せ、スタンパ押さえ１２をセンタピン１１に嵌める。センタピン１１の上部にねじ穴を形成し、スタンパ押さえ１２の上部にねじ止め用の穴を形成し、ねじ１４でねじ止めする。光ディスク基板３０を、凹凸パターンを形成すべき側を下にして、中心孔がスタンパ押さえ１２に嵌るようにスタンパ２０上に載せる。ミラープレート４０にも、スタンパ押さえ１２が嵌るような中心孔が形成されている。ミラープレート４０を、中心孔がセンタピン１１に嵌るように光ディスク基板３０上に載せる。以後、図１に示す例と同様にホットエンボス処理を行う。
【００１９】
逆にスタンパの内径のほうが光ディスク基板の内径より大きい場合、図３のような構成にすることもできる。図３において、図１と同様の要素を同じ符号で示す。センタピン１１の下部を、スタンパ２０の中心孔に嵌り、高さがスタンパ２０とほぼ同じ円盤状部分とし、センタピン１１の上部を、光ディスク基板３０の中心孔に嵌る円柱状部分とする。スタンパ２０を、凹凸パターンが形成された面を上にして、中心孔がセンタピン１１の円盤状部分に嵌るようにスタンパ支持体１０上に載せる。光ディスク基板３０を、凹凸パターンを形成すべき側を下にして、中心孔がセンタピン１１の円柱状部分に嵌るようにスタンパ２０上に載せる。スタンパ２０とセンタピン１１の円盤状部分とはほぼ同じ高さになっているため、光ディスク基板３０は、スタンパ２０とセンタピン１１の円盤状部分に一様に接触する。ミラープレート４０にも、スタンパ支持体１０のセンタピン１１の円柱状部分が嵌るような中心孔が形成されている。ミラープレート４０を、中心孔がセンタピン１１の円柱状部分に嵌るように光ディスク基板３０上に載せる。以後、図１に示す例と同様にホットエンボス処理を行う。
【００２０】
図４は、光ディスク基板の内周部に生じる変形を取り除く処理を説明する図である。図１、２及び３と同様の要素を同じ符号で示す。上記のようなホットエンボス処理において、ホットエンボス時に光ディスク基板３０の中心孔の内周部が、ミラープレート４０とセンタピン１１又はスタンパ押さえ１２の間に生じる間隙の形状にならい、変形してしまうおそれがある。
【００２１】
光ディスク基板３０に最初に設ける中心孔を、最終的に光ディスク基板３０に形成すべき中心孔のサイズより小さくしておく。すなわち、センタピン１１又はスタンパ押さえ１２の外径を、最終的に光ディスク３０に設けるべき中心孔のサイズより小さく形成する。上述したように光ディスク基板３０に凹凸パターンをホットエンボス処理によって転写した後、最終的に光ディスク基板３０に形成する中心孔を形成する、光ディスク基板３０にあらかじめ形成された中心孔と心合わせされた中心孔打抜きカッタ７０によって、中心孔を打抜く。このような中心孔打抜きカッタ７０は、例えば、図３に示すように、センタピン１１と同じ外径のピンの周囲にこのピンと心合わせされた、より大きい中心孔を打抜く刃を有するものであってもよい。ホットエンボス処理によって変形した最初の中心孔の変形部分は、このような打ち抜き処理によって取り除かれる。
【００２２】
例えば、熱可塑性プラスチックシートを、外径１２０ｍｍφのディスク状にカットし、５ｍｍφの中心孔を中心に形成して、光ディスク基板を形成する。１４ｍｍφの中心孔を有するスタンパを用い、ホットエンボス処理によってスタンパの凹凸パターンを光ディスク基板に転写した後、中心孔打抜きカッタによって、前記５ｍｍφの中心孔と心合わせされた１５ｍｍφの中心孔を打抜く。このようにして、凹凸パターンと中心孔の偏心量が小さく、かつ、内周部の変形がない光ディスクを製造することができる。
【００２３】
上記の実施形態においては、一度に光ディスク基板の片側にのみスタンパの凹凸パターンを転写するようにしているが、光ディスク基板を２枚のスタンパで挟み込み、スタンパ押さえで位置合わせして加熱プレスすることによって、一度に光ディスク基板の両側に凹凸パターンを転写するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明は、光ディスクの製造方法及び製造装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の光ディスク製造方法を説明する図である。
【図２】スタンパの内径より光ディスク基板の内径が大きい場合の構成を示す図である。
【図３】スタンパの内径のほうが光ディスク基板の内径より大きい場合の構成を示す図である。
【図４】光ディスク基板の中心孔打ち抜き処理を説明する図である。
【図５】ホットエンボス法を説明する図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０  スタンパ支持体
１１  センタピン
１２  スタンパ押さえ
１３  シリコーンシート
１４  ねじ
２０  スタンパ
３０  光ディスク基板
４０  ミラープレート
５０、１０２  上金型
５１、６１、１０１，１０３  ヒータ
６０、１０４  下金型
７０  中心孔打抜きカッタ
１０５  素材シート
１０６、１０７  凹凸パターン
【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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