JPH02107414A - 光デイスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光ディスク及びその製造法に係り、特に記録膜
との密着性が良く、しかも光学的歪みが小さいプラスチ
ック裂光ディスク及びその製造法に関する。

〔従来の技術〕

一般にビデオディスクやデジタルオーディオディスク等
の光ディスクの断面構造には、例えば特開昭５９−１７
８６３６号公報で開示されているエアーサンドインチ方
式のものが存在する。

第５図及び第６図は、その光ディスクの断面構造例を示
す。すなわち第５図はエアーサンドイツチ方式の光ディ
スクの断面構造図であシ、第６図は第５図丸印の部分の
部分拡大断面図である。各図において符号２５は記録膜
、２６は中間膜、２７はプラスチック基板、２８は保護
膜、２９はスペーサを意味する。

上記の光ディスクの構成によれば、スペーサ２９を介し
てプラスチック基板２７が相対向配置され、この基板２
７同士によって形成される空間内に基板２７の双方の面
に中間膜（熱吸収膜ともいう）２６、記録膜２５及び保
護膜２８が形成されている。

光ディスクには、上記記録膜２５の種類、性質などの違
いにより、また、レーザ光線等の熱エネルギーを用いて
記録膜に穴形成を行ったシ、記録膜の構造を変化させた
シ、光の磁気を用いることによυ元の反射率を変化させ
るなど数多くの方式のものが存在する。いずれの方式に
おいても、レーザ光線等の熱エネルギーを用いて再生、
又は記録及び再生を行うものであることには相違がない
。

中１１Ｊ’１ｌ１２６ｉｄニトロセルロース、ビスマス
系化合物、アクリル樹脂、ＳｉＮ％８１０、Ｓｉｎ、　
　等で構成され、熱が外部に逃げるのを防ぎレーザ光線
の熱エネルギーの変換効率を上げている。

また、スペーサ２９は金Ｍあるいはプラスチック及びプ
ラスチック複合材から構成されておシ、ギャップ調整及
び中心駆動用軸とのマツチング等の機能を果たしている
。

上記基板２７は、ビデオディスクの場合には一般にポリ
メチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡと略記する）等
のアクリル樹脂系で構成され、オーディオディスクの場
合は一般にポリカーボネート樹脂（以下、ｐｃ樹脂と略
記する）若しくはＰＭＭＡで構成され、更に追記可能型
ディスクの場合には一般にＰＭＭＡ％ＰＣ＠脂若しくは
強化ガラスで構成されている。しかし、上記基板材料は
一長一短がめり、強化ガラスは長期の信頼性において優
れているが比重が高くコストがかさむという問題点があ
る。また、プラスチック基板では比重が低く、コストが
安い一方で耐熱性が低く、シかも吸湿性が高いため、長
期の信頼性が劣っているという問題がある。例えばアク
リル樹脂系の基板では、複屈折性は良好である一方で、
耐熱性が低く、吸湿性が大きく、衝撃強度等が劣ってい
る。

また近年アクリル樹脂メーカで研究、試作等が盛んに行
われ、ＩＰＲ耐熱アクリル樹脂が開発されている。しか
し、これら開発品の耐熱性は従来のアクリル樹脂系に比
べて向上はしているが、吸湿性及び衝撃強度等はほとん
ど改良されていない。

一方、ｐｃ樹脂では、分子量を下け、流動性を向上させ
ることによシ複屈折性に若干問題は残すものの吸湿性及
び衝撃強度等は良好であシ、再生４用及び追記可能型の
ディスク基板としてはほぼ問題はないと言われている。

しかし、元ディスクの種類が現在の再生専用、追記可能
型に加えて、曹き換えタイプへと進むにつれて多くの新
しい記録材料が開発されつつある。

書き換え可能な光ディスクの方式としては、結晶状態←
非晶状態と相変化する記録材料を利用する方式と光磁気
を利用する方式とがある。両方式の優劣はなかなかつけ
難いが、製品として登場するのは間近いと見られる。、
これらの記録材料のうち、光端気相の記録材料、例えば
ＧｄＴｂＦｅＧｅ　　又は、ＴｂＦｅＣｏ　系の合金系
の記録材料を用いて書き込み、消去を繰返すと、記録材
料表面温度は、瞬間的に２５０〜５００℃に達すると言
われている。

このため、ＰＣ樹脂以外にも化学構造の主鎖に芳香環を
含むポリスルホン樹脂からなる耐熱透明材料を光ディス
ク用プラスチック基板に適用する試みが一部見うけられ
る。

ポリスルホン樹脂を用いた公知例の代表的な例について
その特徴を第１表に示す。

第１表の公知例１．２は、耐熱性、複屈折性及び記録膜
との密着性は良好であっても、ポリスルホン樹脂を有機
溶媒に溶かしたシ、あるいはフィルム状にして加熱ある
いはキャスティング等を行うことによシ実質的に７５〜
１００μｍ程度のグループ（信号ｔＩＩｔ部）のみを作
ることを対象にしておシ、グループと基板とを同一樹脂
で一体に射出成形をする技術ではない。

一方、公知例３は、射出成形法によってディスク基板を
作る方法ではあるが、成形材料として機械強度の強い高
分子皺のポリスルホン樹脂を用いているため、耐熱性と
記録膜密着性には問題ないが、基板の複屈折性が大きい
という問題がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、書き換えタイプの光ディスクの場合は
、レーザ光線による記録、再生時に基板表面はかなりの
高温になること及び記録膜そのものがかなり厚くなるこ
ともあシ、記録膜と基板との密着性と関係する保存寿命
も問題となる。また、光ディスクのエラーレートが１０
−Ｈ以下を目標としている等のため、更に光学的歪の小
さいもの、すなわち低複屈折性であると共に耐熱性もよ
シ高＜、シかも記録膜との密着性の良いプラスチック基
板が要求されるようになってきている。

しかしながら、いまだ公知のものでは、これらの諸問題
、諸要求を完全に満足するものは得られていなかった。

そこで、本発明の目的は、光学的歪が小さく、耐熱性に
優れ、しかも記録膜との密着性が良いため保存寿命の長
い光ディスクを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために、鋭意検討
を重ねた結果、特定の分子量範囲をもつポリスルホン系
樹脂を基板の樹脂成分として用いることによシ、耐熱性
に優れ、記録膜との密着性が艮いため寿命が長く、しか
も光学的歪みが小さい光ディスクが製造できることを見
出し、上記従来技術の問題点を解決したものである。

すなわち、本発明を要約すれば、第１の発明は、光ディ
スク基板の信号溝及び基板そのものを同時に射出成形す
ることによって得たディスク基板からなる元ディスクに
おいて、前記基板が下ａピ一般式〔１〕 ｎ＝６８〜９６ で示されるポリスルホン樹脂であり、その分子量が五〇
Ｘ１０４〜４．２５Ｘ１０４（ポリスチレン換算）であ
ることを特徴とする光ディスクに関する。

そして、本発明のもう一つの発明は、第１の発明の光デ
ィスクの製造法に関する党明であって、基板を有する光
ディスクを製造する方法において、前記一般式〔１〕で
示されるポリスルホン」脂を含有する樹脂をシリンダ温
度５４０℃以上、金型温度１１０℃以上で射出成形する
ことによって基板を製造することを特徴とする光ディス
クの製造方法に関する。

次に、本発明を完成するに到った経過を説明すると、光
ディスクのプラスチック基板に特に要求される特性の中
に、リターデーション（光学歪）と記録膜との密着性と
がある。

１）リターデーションの改良 主鎖中に芳香環（ベンゼン環）を有する材料は、射出成
形を行うと、流れ方向に芳香環が層状に並ぶため光学的
に異方性になシ、このためリターデーションが大きくな
ると考えられている。しかし、材料の分子量を小さくす
ることによって溶融粘度も小さくなり、これよりこのよ
うな材料を用いてディスク基板の射出成形を行うと溶融
した樹脂は金型の末端まで低い射出圧力で流入すること
ができるため樹脂の流動による配向が少なくなる。更に
、樹脂の流動によって発生したわずかな配向歪も樹脂の
分子量が小さいことによる緩和弾性率が大きいために、
樹脂が流動状態から金型内で冷却固化するまでの間に速
かに緩和し、更に小さな複屈折、すなわち、小さなリタ
ーデーションになると思われる。しかし、分子量を小さ
くし流動性を上げれば一般的には、基板材料強度が低下
し、場合によっては、射出成形を行うと成形基板が割れ
るということも考えられる。このため、実際には、分子
量の範囲を決めることによって、リターデーションと強
度とのバランスをとる必要があろうと推涙される。

２）記録膜との密着性の改良 光ディスクのプラスチック基板に記録膜をスパッタする
工程としては、まず、基板の上にＳｉＮ等の中間膜をス
パッタし、その上に記録膜をスパッタする。このため、
基板の記録膜との密着性は、この基板とＢｉＮ等との密
着性による。

ＰＣ樹脂基板に８１Ｎをスパッタし、更に記録膜をスパ
ッタする場合、スパッタ条件を色々変えても密着性が悪
かった。そこで、プラスチック基板の化学構造に看目し
、ＰＣ樹脂の　Ｏ基よりＣ−０−Ｒ も極性の強い、例えば−８−Ｒ基を含むポリスルホン倒
脂にすれば良いのではないかと考えた。すなわち、Ｓｉ
Ｎをスパッタする場合、ＳｉＮの一部がイオン化し、憧
性基をもったものが発生し、これが、個性の強いポリス
ルホン樹脂基板に化学的に結合するため強固に密着する
と推論した。

以上、１）、２）の推論から実施例を見れば明らかなよ
うに一般式〔１〕のポリスルホン系°樹脂を用い、分子
量を３００００〜４２５００にすればリターデーション
が小さく、シかも記録膜との密着性の良い光ディスク用
プラスチック基板を得ることができた。

本発明の構成を、更に詳述する。

本発明で用いるポリスルホン系樹脂は、特公昭４２−７
７９９号及び同４６−２１４５８号各公報に記載の方法
に準じて製造することができ、その樹脂の耐熱性は、ガ
ラス転移温度で１５５℃以上が好ましい。

本発明の一般式［１〕で表わされるポリスルホン系樹脂
は、上記以外のポリスルホン系樹脂を適宜混合させても
良いが、溶融流動性、光弾性定数との双方を考慮して本
発明のポリスルホン系樹脂自体であるか、それを１５〜
１００重１４ｔ％含有するものであることが望ましい。

上記本発明の構成において、基板はレーザ光線によって
記録、再生を行うため、例えば１．２　ｍの基板におい
て８０％以上（８２７ｎｍ　で測定）の透過率が必要で
ある。透過率としては、好ましくは９０％以上である。

透過率が８０％未満になると損失が大きくなるために、
使用する半導体レーザのパワーを大きくしなければなら
ない。したがって、エネルギー的に不利になる。

上記本発明に係る元ディスクにおいて、中間層を有する
場合には前述したニトロセルロースや８１Ｎ、　８１０
．８１０！　、ビスマス系化合物、アクリル樹脂等のほ
かに記録膜の種類及び基板材料との組合せで相性の良い
中間層を用いることができる。

実際にディスクを作る場合には、ディスク表面の耐摩耗
性を向上させるため、表面にハードコート等を施す必要
があ夛、使用条件及び基板との相性を考えてＡｔ１Ｏｓ
、Ｓｉｎ、　Ｓｉｎ、、Ｔｉ０ｈＺｒ０２又は有機高分
子材等のハードコートを適用することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例によル更に具体的に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ ＵＣＣ社出願の特公昭４２−７７９９号及び同４６−２
１４５８号各公報記載の方法に準じて、フェノールとし
てビスフェノールＡ型２価フェノールを用いることによ
シ、本発明の一般式（ｌ］に該当するポリスルホン樹脂
を得た。この樹脂の分子量を測定し、スチレン換算分子
量として第１表のＮＯＩに示した。なお、分子量の測定
は日立６３５型高速液体クロマトグラフを用いて行い、
試料濃度はテトラヒドロフランの１重ｔ％を用いた。

この樹脂をシリンダ温度４００℃、金型温度１５０℃と
し、住友重機械工業製ネスタール８−１６５／７５型射
出成形機を用い、厚さ１．２　ｍ　。

φ１５０の溝付ディスク基板を成形した。得られたディ
スク基板を５板合わせて１２．７ｍ幅に７ライス加工し
、ノツチ無しでアイゾツト衝撃試験を行い、その値を第
２表に更に、衝撃強度（ｋｇ−〜巳縦軸）と平均分子ｔ
（Ｐ８侯算値、横軸）との関係を第２図に示す。また、
ディスク基板の光学的歪を調べるため、溝尻光学製ＤＶ
Ａ３６Ｌ８型エリプソメータを用いてリターデーション
を測定し第２表に、また、リターデーション（ダブルパ
ス。

ｎｍ、縦軸）と平均分子１（Ｐ８換算値、横軸）との関
係を第１図に示した。

更に、ディスク基板のりタープ−ジョンの主応力方向を
調べるため、中用閤事製光ディスク歪評価機を用いて方
位角を測定し、グラフイクしたものを第３図に示した。

なお、この方位角は、リターデーションの主応力方向を
示すものであり、樹脂の流動状態を考察するのに参考に
なるものである。

次に、このディスク基板を超音波発振器つき界面活性剤
水溶液洗浄槽、超音波発振器つき超純水洗浄槽等の谷イ
■洗浄槽を順々に通過させ、充分洗浄後７０〜１２０℃
で減圧度、１０−ｇ　〜１０−”ｗＨｇで１０〜５０時
間加熱し、充分乾燥する。その後、スパッタ装置、内で
第６図に示すように、中間膜（８１０り　、記録膜（Ｔ
ｂＦθＣｏ）、保護膜（ＳｉＮ）　　を順々に形成し、
更にエポキシ樹脂系の接着剤を用いて、上で形成した記
録膜付プラスチック基板をスペーサを介して貼り合せて
光ディスクを製造した。

このような元ディスクの製法によれば、ディスクのＩＪ
ｌｆ：を化を図ることができ、更に射出成形方法で成形
ができるためディスク基板の製造コストも安くなシ、ス
ペーサの一体化も可能性があシ、経済性、簡略化に優れ
たものとなる。

この光ディスクをドライブにかけＣ／　Ｎ比（ＳＮ比の
１種である信号出力と雑音出力との比）の測定を行い、
結果を第２表に示した。

実施例２〜１２ 基板材料として第２表の実施例Ｎｏ　２〜１２に示す平
均分子址をもつ材料を用いた他は、実施例１と同様に行
つ九。これらの結果を第２表に示す。

なお、方位角については、実施例１とほぼ同様であるの
で省略する。

比較例１〜１０ 基板材料として第２表の比較例Ｎｏ　１〜１０に示す平
均分子量をもつ材料を用いた他は、実施例１と同様に行
った。それらの結果を第２表に示す。

なお、平均分子賛が４２５００以上の比較例について、
方位角を測定し、その代表例として比較例７について第
４図に示した。その他の高分子量側比較例についても同
じように測定を行ったが比較例７の場合と同様であった
ので省略した。

比較例１１ 市販されている代表的ポリスルホン樹脂であるアモコ・
ケミカル社の射出成形用ポリスルホン樹脂の中でも高流
動品（メーカ側表示、ユニットの繰返し単位ｎは約５０
）を用いた他は、実施例１と同様に行い、結果を第２表
に示す。

比較例１２ 市販されている代表的ポリスルホン樹脂であるアモコ・
ケミカル社の一般射出成形用樹脂（ユニットの繰返し単
位ｎは約８０）を用いた他は、実施例１と同様に行い、
結果を第２表に示す。

上ａピ比較例１１及び１２゛のメーカ側が云っているユ
ニットの繰返し単位ｎで単純に分子ｉｔ−計算するとｎ
＝５０〜８０では、分子量にして、２２１２７〜５５４
０５となる。しかし、本発明で実測した平均分子１＋ｔ
（スチレン換算分子量）では、４．５　Ｘ　１０”−４
４Ｘ　１０’（繰返し単位ｎは１０２〜１４５）と大分
具なってくる。本発明では、分子量は全てポリスチレン
換算による平均分子斂を示し、化学構造の繰返し単位ｎ
は、この平均分子墓を繰返し単位の分子！４４２．５５
５で割った値である。

第２表によれば、実施例１〜１２の材料で成形したディ
スク基板によって製造された光ディスクのＣ／Ｎ比は、
４６〜５１　ｄＢ　と非常に良い値となっている。これ
は実施例１〜１２に用い次樹脂の流動性が各比較例の高
分子量の樹脂に比べて良いため、第２図の方位角も一方
向にきれいに並んでおシ、成形による樹脂の流動状態が
良いことを示している。′また、実施例は、比較的低分
子量であるため流動過程中に応力緩和が生じ、得られた
ディスク基板のりタープ−ジョンが小さくなり　Ｃ／Ｎ
比が向上したと推定される。リターデーション及びＣ／
Ｎ比と平均分子量との関係をみてみると、分子量が４２
５００以下であれば、リターデーションが１　ｂ　ｎｍ
以下であＣ，Ｃ／Ｎ比で４６　ｄＢ以上になることがわ
かった。−万第２図の衝撃強度と平均分子量との関係を
みてみると、平均分子量が５ＸｌＯ’以上であれば、衝
撃強度も８ｋｇ−ｃｒＩＶ′−以上となり、ディスク基
板を射出成形する場合にも条件ｔ−振っても基板にクラ
ックの発生もなく、Ｃ／Ｎ比６ｉ１Ｊ定時（２５００Ｒ
Ｐ　Ｍ　）　＆Ｃ４何うＭＭナイことがわかった。

以上のことよシ、一般式（１３に示す化学構造をもち、
平均分子量が５Ｘ１０４〜４．２５ｘｌＯ’であるポリ
スルホン樹脂を用いて、射出成形法によシディスク基板
を製造すれば、衝撃強度とりタープ−ジョンの値を両立
できることがわかつ九。すなわち、５ｘｌＯ’〜４．２
５ｘｌＯ’の平均分子量からなるポリスルホン樹脂で成
形したディスク基板は、衝撃強度も十分実用に耐え、し
かもディスク基板のりタープ−ジョンも１６　ｎｍ以下
と小さくなシ、この基板を用いて製造した元ディスクの
例比も４６　ｄＢ以上と良い値になることがわかった。

よシ好ましくは、ポリスルホン樹脂の平均分子量は５Ｘ
１０４〜４．０ｘｌＯ’である。

また、光ディスクの寿命の簡易評価法として、６０℃／
９５％ＲＨの環境下に先に作製した記鎌膜付プラスチッ
ク基板を保管後取出し、室温で記録膜の反射率を測定し
たが、実施例及び比較例ともいずれも６０℃／９５うＲ
Ｈ環境下で１０００時間以上と寿命が非常に長くなった
。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の特定の化学構造と特定の
分子量範囲をもつポリスルホン糸樹脂を用いて射出成形
方法でディスク基板を製造すると、の密着性も良く、特
定の分子量範囲をもつことによプ、射出成形時の溶融粘
度が低くなシ、低い圧力によって金型の内部まで無理な
く充てんできるため、流動による配向も少なくなり、得
られ九ディスク基板の光学歪、すなわち複屈折性は小さ
くなる。

したがって、この基板を用いた光ディスクは、光学歪が
小さいので記録及び再生時にエラーが生じるおそれが少
なく、しかも、基板と記鍮膜との密着性が改良される丸
めディスクの寿命が長くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による基板材料の平均分子量とリター
デーションの関係を示すグラフ、第２図は、基板材料の
平均分子量と衝撃強度を示すグラフ、第３図及び第４図
は、実施例１及び比較例７の方位角を示すグラフ、第５
図は、エアーサンドイッチ方式の光ディスクのｌｆｒ面
構造図、第６図は、第５図の部分拡大図でおる。 １〜２４：第１表の各々の実施例及び比較例についての
平均分子量とりタープ−ジョン及び平均分子量と衝撃強
度との関係を示すデータ。 ２５：記録膜、２６：中間膜、２７：プラスチック基板
、２８：保護膜、２９ニスペ一サ特許出願人　株式会社
　日立製作所 内　　　日立マクセル株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光ディスク基板の信号溝及び基板そのものを同時に
   射出成形することによつて得たディスク基板からなる光
   ディスクにおいて、前記基板が下記一般式〔１〕で示さ
   れるポリスルホン樹脂であり、その分子量が３．０×１
   ０＾４〜４．２５×１０＾４（ポリスチレン換算）であ
   ることを特徴とする光ディスク。 一般式〔１〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ ｎ＝６８〜９６ ２、基板を有する光ディスクを製造する方法において、
   下記一般式〔１〕で示されるポリスルホン樹脂を含有す
   る樹脂をシリンダ温度３４０℃以上、金型温度１１０℃
   以上で射出成形することによつて基板を製造することを
   特徴とする光ディスクの製造方法。 一般式〔１〕 ▲数式、化学式、表等があります▼ ｎ＝６８〜９６