JP2004071141A

JP2004071141A - 光ディスク

Info

Publication number: JP2004071141A
Application number: JP2003207166A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 森　豪; Michinobu Saegusa; 三枝　理伸; Junichiro Nakayama; 中山　純一郎; Akira Takahashi; 高橋　明
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-08-11
Filing date: 2003-08-11
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】クランプ力、残留応力により反り、変形を抑制できる薄型ディスクを提供する。
【解決手段】ディスク基板上の光記録再生層における情報記録再生領域に、光により情報が記録及び／または再生される光ディスクにおいて、熱膨張係数が前記ディスク基板と略同一であるハブを設ける。このハブは、前記ディスク基板の非記録再生領域にて前記光ディスク基板と同心円状に接着固定されているフランジ部と、光ディスク基板の中心孔に接着固定されている円筒部とを有している。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光の照射によって情報を記録再生する光ディスクに関し、特に、反りや変形を抑制することのできる光ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光の照射によって情報の記録再生を行なう光ディスクとして各種のディスクが実用化され、高密度記録化が進んでいる。高密度記録化は、半導体レーザ波長を短くすること、あるいは、集束対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることによってビームスポットの直径ｄを小さくすれば実現できる。しかしながら、レーザ波長の短波長化は現状では困難であるため、対物レンズの開口数ＮＡをでるだけ大きくする試みがなされている。
【０００３】
ところが、対物レンズの開口数ＮＡを大きくするとディスクの傾きによって生じる収差が大きくなり、記録再生特性が悪くなる。ディスクの傾きによって生じる収差の大きさは、他の条件が共通であれば、ディスク基板の厚さに比例するので、上記収差を抑制するには、ディスク基板の厚みを小さくすることが必要であり、具体的にはディスク基板の厚さ１ｍｍ以下とする必要がある。
【０００４】
一方、ディスク基板の曲げ剛性は基板の厚みの３乗に比例するので、基板の厚みが小さくなるに連れて急激に小さくなり、基板が曲がりやすくなる。
【０００５】
図１１に従来の光ディスクのクランプ状態の垂直断面図を示す。図１１に示すように、光ディスクは、ディスク基板２及びハブからなる。クランプは、ディスク基板２がターンテーブル６の載置部６ａ上に載せられ、ハブ７の下面に形成された磁性体（あるいは金属膜）をターンテーブル６に設けられた磁石６ｂに吸引することで行われる。ここで、クランプ厚みの薄いディスク基板２を使用すると、光ディスクをターンテーブル６にチャッキングする際のクランプ力によってディスク基板２が変形し、反りが生じる。
【０００６】
さらに、情報記録領域には光記録再生層が形成されているが、この層は残留応力を持っているため、結果としてディスク基板に静的な反りが発生し信号記録再生の障害となる。
【０００７】
そこで、剛性・強度を確保しながらディスク基板の薄型化を行うものとして、特許文献１に記載されたディスク基板が知られている（従来例１）。この光ディスク基板は、情報記録領域では基板厚みが薄く、クランプエリアでは剛性を保証できるように基板厚みを厚くしている。
【０００８】
また、他の光ディスク基板として、クランプエリアにディスク基板よりも高剛性の材料からなる板状体を有するハブを設けた光ディスクが知られている（特許文献２，従来例２）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１３１６９６号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平２−３１０８７１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１の光ディスクでは、ディスク基板の厚さが半径方向において異なっているが、情報記録再生領域における成形精度を保ったまま、厚みを部分的に変えることは極めて困難である。このため、情報記録再生領域におけるディスク基板の精度が劣化してしまう虞れがある。
【００１２】
また、従来例２の光ディスクでは、高剛性板からなるハブとディスク基板との間の熱膨張係数に差があるため、温度変化によりディスクに反りが発生するという問題がある。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するものであって、チャッキングによる反りや変形を防止できる光ディスクを提供することを特徴とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光ディスクは、ディスク基板上の光記録再生層における情報記録再生領域に、光により情報が記録及び／または再生される光ディスクにおいて、熱膨張係数が前記ディスク基板と略同一であるハブを備え、該ハブは、前記ディスク基板の非記録再生領域にて前記光ディスク基板と同心円状に接着固定されているフランジ部と、光ディスク基板の中心孔に接着固定されている円筒部とを有することを特徴としている。
【００１５】
本発明の光ディスクは、上記の構成に加えて、上記フランジ部は、光ディスクを回転駆動するターンテーブルとの接触部に固定されていることを特徴としている。
【００１６】
本発明の光ディスクは、上記の構成に加えて、前記接触部には、凹凸形状が形成されていることを特徴としている。
【００１７】
本発明の光ディスクは、上記の構成に加えて、熱膨張係数が前記ディスク基板と略同一であり、前記ディスク基板と同心円状に接着固定されている環状板を備え、該環状板と前記ハブとで前記ディスク基板を挟み込んでいることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１９】
（実施の形態１）本発明の光ディスクの実施の形態１について、図１、図２に基づいて説明する。図１は本実施の形態の光ディスクの上面図であり、図２は垂直断面図である。光ディスク１は、透光性ディスク基板２上に光記録再生層４が形成され、図示していないがさらに保護樹脂膜が形成されている。ディスク基板２はポリカーボネートからなり、高密度記録化のために厚さは０．６ｍｍに薄型化されている。
【００２０】
光記録再生層４は再生専用媒体の場合Ａｌ系合金などの反射材、光磁気記録媒体の場合希土類・遷移金属のアモルファス合金、相変態記録の場合ＳｅやＴｅ系の合金の記録媒体、および透明誘電体からなり、厚さは数十〜数百ｎｍ程度である。
【００２１】
光記録再生層４は残留応力を持つため、厚さの薄いディスク基板２に反りが生じて、信号記録再生特性が劣化する虞れがある。この反りはディスク外周部ほど顕著に現れるため、本実施の形態では、ポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状板３を読み出し面側の外周部に紫外線硬化樹脂からなる接着剤により取り付けている。これにより、光記録再生層４の残留応力によって生じる光ディスク１の静的な反りを改善でき、薄型化されたディスク基板の機械特性を向上できる。
【００２２】
次に、本実施の形態の光ディスクの効果を、比較例と比較することにより、具体的に説明する。
【００２３】
ここでは、厚さ０．６ｍｍの基板に光記録再生層を作製した通常の光ディスク（比較例）と、本実施の形態の光ディスクと、をこれら２つの光ディスクをともに１８００ｒｐｍで回転して半径方向のチルト角を測定し、その最大値を内周部と外周部で比較した。また、温度による反りの変化を調べるため温度試験（７０℃で９６時間）を行ない、その後１８００ｒｐｍで回転して半径方向のチルト角を測定し、その最大値を内周部と外周部で比較した。その比較結果を表１に示す（単位はｄｅｇ）。
【００２４】
【表１】

【００２５】
上表に示すように、比較例ではディスク外周に向かってチルト角が負の大きな値となっており、残留応力によって光記録再生層が伸びる方向に反りが見られている。これに比べ環状板を設けた本ディスクでは反りが改善されている。さらにこのディスクでは温度試験後の反りの変化も見られない。
【００２６】
また、本実施の形態の光ディスクでは、取り付けられた環状板３はディスク基板２と同心円の関係にあるため、回転時の上下方向、半径方向のブレが抑えられ、安定性が増し、情報記録媒体としての信頼性が向上する。
【００２７】
（実施の形態２）本発明の光ディスクの他の実施の形態について、図３、図４に基づいて説明する。
【００２８】
図３は環状板を適用した光ディスクの断面構造を示すものである。この図に示すように、本光ディスクはディスク基板２の読み出し面側の内周部に、ポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状板５が取り付けられている。
【００２９】
図４は本実施の形態の光ディスクのクランプ状態を示す断面図である。ここでは、ディスク基板２にハブ７が取り付けられており、そのハブ７の先端部には磁性体７ａが設けてある。そして、ターンテーブル６上の磁石６ｂによって、マグネットチャッキングされる。このとき、ターンテーブル６のクランピング部６ａは環状板５に当接するようになっている。
【００３０】
本実施形態では、上記のように、ターンテーブル６のクランピング部６ａが環状板５に当接するため、従来直接薄型ディスク基板２にクランプ力がかかった場合のように、反り・変形が生じることがなく、光ディスク１としての剛性・強度が改善され、信頼性が向上する。ここで、環状板５はディスク基板２の情報記録エリアの約１ｍｍ内周まで形成されていることが望ましい。
【００３１】
このディスクの反りについて実施の形態１と同様にチルト角を測定し、比較を行なった結果を以下に示す。下記表２に、比較例としての環状板５を設けていないディスクと、形態２−１，形態２−２，２−３（それぞれディスク基板２の内周部に厚さ０．２ｍｍ，０．４ｍｍ，０．６ｍｍの環状板を設けたディスク）、及び、実施の形態１で示した形態１（ディスク外周部に環状板を設けたもの）と形態２−３を複合したもの（外周部、内周部ともに環状板を設けたもの）についての結果を示す（単位はｄｅｇ）。
【００３２】
【表２】

【００３３】
表２から分かるように、比較例に比べて形態２−１，２−２，２−３，１＋２−３では環状板５をクランプエリアとしたことによりクランプ力による反りが改善されたといえる。外周部の反りは環状板厚さが０．６ｍｍのとき最も改善されている。上記環状板が厚いほど反り・変形は抑えられる傾向にあるが、厚くなり過ぎると機能的に不利となり、光ディスク、カートリッジの薄型化を妨げることになる。また、形態１，２−３をともに適用した場合も同様の改善結果が得られている。
【００３４】
なお、実施の形態１で行なった温度試験を実施の形態２でも行なったが、反りの変化は見られなかった。
【００３５】
（実施の形態３）本発明の光ディスクの実施の形態３について、図５に基づいて説明する。図５はハブを適用した光ディスクの断面構造を示すものである。図５においては薄型化されたディスク基板２にポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状のフランジ部８ａを持つハブ８が取り付けられている。フランジ部８ａはディスク基板２の読み出し面側に取り付けられており、フランジ部８ａの全体あるいはその一部がクランプエリアとなり、クランピング部が当接する。また、円筒部８ｂには磁性体が設けられておりチャッキングに使用される。
【００３６】
本実施の形態では環状板がハブと一体化したため、製造工程を簡略化することができる。また、ハブ８とディスク基板２の接着面積が大きくなるため接合状態がよく、しっかりと保持されるので安定な回転が実現できる。さらに、環状板のみの場合に比べて一体化したハブ８は剛性・強度も大きくなるため、光ディスクとしての剛性・強度も改善される。
【００３７】
（実施の形態４）本発明の光ディスクの実施の形態４について、図６に基づいて説明する。図６はハブを適用した光ディスクの断面構造を示すものである。ここでは、薄型化されたディスク基板２にポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状のフランジ部９ａを持つハブ９が取り付けられている。フランジ部９ａはディスク基板２の読み出し面側に取り付けられ、フランジ部９ａの全体あるいは一部がクランプエリアとなり、クランピング部と当接する。ハブ９はチャッキングに用いられる円筒部９ｂだけでなく円筒部９ｃを有する。円筒部９ｃは側面においてディスク基板２の中心孔と接するため接着面積の増大が図れる。これにより、ディスク基板２との接合状態がよくなり、ハブ９の剥離を防止でき、また、安定な回転駆動を実現できる。
【００３８】
また、ハブ９は円筒部９ｃを有するため、ディスク基板２の中心孔に取り付けやすいこと、ハブ９の剛性・強度も大きくなるため、光ディスク１としての剛性・強度も改善されるという利点がある。
【００３９】
（実施の形態５）本発明の光ディスクの実施の形態５について説明する。本光ディスクでは、情報記録面を向かい合わせて貼り合わせた両面記録タイプの光ディスクであり、その両面あるいは片面に（実施の形態１〜４の）環状板を適用したものである。
【００４０】
ディスクの情報記録領域の外周に環状板を設けることで、ディスクの反り・変形を抑えることができ、また、ディスクの両面のクランプエリアに環状板またはハブを設けることにより、チャッキング時のクランプ力による反り・変形を抑えることができる。
【００４１】
（実施の形態６）本発明の光ディスクの実施の形態６について図７に基づいて説明する。図７は本光ディスクの断面構造を示すものである。
【００４２】
ここでは、薄型ディスク基板２にポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状のフランジ部１０ａを持つハブ１０が取り付けられている。フランジ部１０ａはディスク基板２の読み出し面側に取り付けられ、クランプエリアをなす。また、ハブ１０は円筒部１０ｂを有し、ディスク基板２の読み出し面側にチャッキング用として位置している。さらに情報記録面側にはクランプエリアと同程度の環状板１１が取り付けられており、ディスク基板２，ハブ１０とそれぞれ接着されている。以下、上記ハブ１０と環状板１１との組み合わせを一体型ハブ１２と記す。
【００４３】
一体型ハブ１２はディスク基板２との接着面積が大きくなるため、ディスク基板２との接合状態がよくなる。また、ディスク基板２を両面から挟みこんで固定してあるため、安定な回転が実現できる。また、クランプエリアが環状板からなるだけでなく、クランプエリアに対応する情報記録面側の領域までも環状板からなり、両面側からしっかりと固定保持されているため、クランプ力によって受けるディスク基板２の反り・変形をさらに低減することができ、光ディスクとして剛性・強度が改善される。さらに、上下方向、半径方向のブレも抑制され、フォーカシング、トラッキング特性が向上する。
【００４４】
なお、本実施の形態の一体型ハブは、薄型ディスク基板２を両面から環状板で挟みこんで固定するものであり、一体型ハブの内部構造は本構成に限らず、どのような形態であってもよい。
【００４５】
（実施の形態７）本発明の光ディスクの実施の形態７について、図８に基づいて説明する。図８は本光ディスク（貼り合わせ型両面光ディスク）の断面構造を示すものである。この光ディスクは一体型ハブ１５を用いている。
【００４６】
図８においては、薄型化された単板光ディスク１６，１７を接着剤で貼り合わせ、両面から読み出す貼り合わせディスクとするが、実施の形態６と同じようにディスク基板１６にポリカーボネートからなる厚さ０．６ｍｍの環状のフランジ部１３ａを持つハブ１３が取り付けられている。フランジ部１３ａはディスク基板１６の読み出し面側に取り付けられ、クランプエリアをなす。ディスク基板１７の読み出し面にはハブ１３のフランジ部１３ａと同じ形状の環状板１４が取り付けられており、ディスク基板１７，ハブ１３とそれぞれ接着している。これにより，ハブ１３と環状板１４とがディスク基板１６，１７を両面から挟みこんで固定する構成となる。
【００４７】
フランジ部１３ａおよび環状板１４は、両面から読み出す際のクランプエリアとして機能する。また、円筒部１３ｂ，１３ｃはそれぞれディスク基板１６，１７の読み出し面側に位置し、両面から読み出す際のチャッキングに使用する。これにより、両面にクランプエリア・チャッキング機構が存在するため、両面からの安定したチャッキング・クランピングが可能である。
【００４８】
なお，（実施の形態７）の一体型ハブ１５は、薄型ディスク基板２を両面から環状板１４で挟みこんで固定してあり、一体型ハブ１５の内部構造はどのような形態でもよい。
【００４９】
（実施の形態８）本発明の光ディスクの実施の形態８について、図９に基づいて説明する。図９は本光ディスクのクランプエリアとクランピング部の一例である。
【００５０】
ここでは、クランプエリア１８とターンテーブルのクランピング部１９に凹凸が嵌合するように形成されている。本実施の形態では、このクランプエリア１８を環状板（あるいはハブのフランジ部）として光ディスクに接着して使用する。従来、クランプエリア１８はディスク基板の一領域であったため凹凸の形成が非常に困難であったが、本実施の形態ではそれが環状板（あるいはハブのフランジ部）であるため、予め凹凸の形成が可能である。
【００５１】
このようなクランプエリア１８を有するディスクを駆動装置（ターンテーブル）にセットすると、図４に示したように、クランピング部６ａは環状板５からなるクランプエリアに当接する。このとき、図９のクランプエリア１８に形成された凹凸とクランピング部１９に形成された凹凸が、お互いに嵌合することにより固定される。ディスクをセットしてターンテーブルを駆動した場合、スピンドルの回転駆動に従ってディスクはターンテーブルに支持されて回転する。
【００５２】
ここで、クランプエリア１８に形成された凹凸とクランピング部１９に形成された凹凸とが嵌合した状態のまま回転するため、スピンドルすなわちディスクを高速回転させてもディスクがターンテーブル上でスリップする恐れがなく、スピンドルの回転に忠実なディスクの回転が得られるので、データ信号記録再生の信頼性が向上する。特に、データ信号記録再生時に回転速度を変化させなければならない場合には本発明の効果が期待できる。また、本発明では従来のような起動、静止の速度差による摩擦やスリップが起こらず、基準面の変位や粉塵の発生がないため、情報記録媒体としての信頼性が向上する。さらに、クランプ力は凹凸の嵌合する方向にかかるため、嵌合の固定が確実に行なわれ、より確実な回転の伝達が可能である。また、ディスクをターンテーブルから取り外す場合はこれら凹凸の嵌合状態を容易に解くことができ、取り外しが容易に行える。
【００５３】
なお、実施の形態１〜８における環状板は、ポリカーボネートに限らずディスク基板とほぼ同じ熱膨張係数を持つ材料（ディスク基板がポリカーボネートからなる場合は、例えば、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスルホン、ポリアミド、アセタール樹脂，ＰＰＯ等）からなればよく、また、接着剤も紫外線硬化樹脂に限るものではない。また、接着剤の熱膨張係数がディスク基板と等しければさらに本発明の効果を有効に発揮できる。
【００５４】
あるいは、上記光ディスクは、ディスク基板における情報記録再生領域に、光により情報が記録及び／または再生される光ディスクにおいて、ディスク基板の非記録再生領域に、熱膨張係数がディスク基板と略同一の環状板が、ディスク基板と同心円状に接着固定されていてもよい。
【００５５】
また、上記光ディスクは、上記環状板が、ディスク基板の情報記録領域の外側に固定されていてよい。
【００５６】
また、上記光ディスクは、上記環状板が、少なくとも、ディスクを回転駆動するターンテーブルとの接触部に固定されていてよい。
【００５７】
また、上記光ディスクは、上記環状板が、ディスク基板の少なくとも上記接触部に接着されるフランジ部と、ターンテーブルの回転軸が挿入される円筒部と、を有していてよい。
【００５８】
また、上記光ディスクは、環状板における、ターンテーブルと接触する部分に、凹凸形状が形成されていてよい。
【００５９】
また、上記光ディスクは、環状板が、ディスク基板の両面に固定されていてよい。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の光ディスクでは、非記録領域にディスク基板と同心円状の環状板を設けてあるため、ディスクの反りが改善され、回転時の上下方向、半径方向のブレが抑えられ安定性が増し、情報記録媒体としての信頼性が向上する。また、ディスク基板とほぼ同じ熱膨張係数を持つ材料で環状板を形成しているため、温度変化によって熱膨張の差が発生せず、反りを低減することができる。また、その結果、環境変化によって生じる接着剤の剥離を防ぎ、接着剤の幅広い選択が可能となる。
【００６１】
その環状板をディスクの外周部に設けることで、光記録再生層による残留応力の影響を有効に除去できる。
【００６２】
また、チャッキング時に環状板の少なくとも一部をクランプエリアとすることにより、クランプ力による反り・変形が生じることがなく、光ディスクとしての剛性・強度が改善され、信頼性が向上する。
【００６３】
さらに、環状板をディスク基板内周部にハブとして設けることで、製造工程を簡略化することができ、また、ハブとディスク基板の接着面積が大きくなるため接合状態がよくなり安定な回転が実現できる。さらに、剛性・強度も大きくなるため、光ディスクとしての剛性・強度も改善される。
【００６４】
また、環状板のクランプエリアに凹凸を形成して、その凹凸とクランピング部に形成された凹凸を互いに嵌合することにより、ディスクを高速回転させてもディスクがターンテーブル上でスリップする恐れがなく、スピンドルの回転に忠実なディスクの回転が得られ、データ信号記録再生の信頼性が向上する。また、起動、静止の速度差による摩擦やスリップが起こらず、基準面の変位や粉塵の発生がないため、情報記録媒体としての信頼性が向上する。さらにクランプ力は凹凸の嵌合する方向にかかるため、嵌合の固定が確実に行なわれ、より確実な回転の伝達が可能である。
【００６５】
さらに、光ディスク基板の両面に環状板を設けることで、ディスク基板との接着面積が大きくなり、かつ薄型ディスク基板を両面から挟みこんで固定するため、ディスク基板との接合状態がよくなり、安定な回転が実現できる。また、クランプ力によって受けるディスク基板の反り・変形を低減することができ、光ディスクとして剛性・強度が改善される。上下方向、半径方向のブレも抑制され、フォーカシング、トラッキング特性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の光ディスクを示す上面図である。
【図２】実施の形態１の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図３】実施の形態２の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図４】実施の形態２の光ディスクのクランプ状態を示す垂直断面図である。
【図５】実施の形態３の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図６】実施の形態４の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図７】実施の形態６の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図８】実施の形態７の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図９】実施の形態８の光ディスクのクランプエリアおよびクランピング部を示す斜視図である。
【図１０】従来の光ディスクを示す垂直断面図である。
【図１１】従来の光ディスクのクランプ状態を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
１　光ディスク
２　ディスク基板（薄型）
３，５，１１，１４　環状板
６　ターンテーブル
６ａ　クランピング部
７，８，９，１０，１３，２０　ハブ
８ａ，９ａ，１０ａ，１３ａ　フランジ部（クランプエリア）
１２，１５　一体型ハブ
１８　クランプエリア
１９　クランピング部

Claims

ディスク基板上の光記録再生層における情報記録再生領域に、光により情報が記録及び／または再生される光ディスクにおいて、
熱膨張係数が前記ディスク基板と略同一であるハブを備え、
該ハブは、前記ディスク基板の非記録再生領域にて前記光ディスク基板と同心円状に接着固定されているフランジ部と、光ディスク基板の中心孔に接着固定されている円筒部とを有することを特徴とする光ディスク。
請求項１に記載の光ディスクにおいて、
上記フランジ部は、光ディスクを回転駆動するターンテーブルとの接触部に固定されていることを特徴とする光ディスク。
請求項２に記載の光ディスクにおいて、
前記接触部には、凹凸形状が形成されていることを特徴とする光ディスク。
請求項１乃至３のいずれかに記載の光ディスクにおいて、
熱膨張係数が前記ディスク基板と略同一であり、前記ディスク基板と同心円状に接着固定されている環状板を備え、
該環状板と前記ハブとで前記ディスク基板を挟み込んでいることを特徴とする光ディスク。