JP2004103090A - フレキシブル光ディスク及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】真空プロセスで記録膜を形成するフレキシブル光ディスクについて、フレキシブル光ディスクが厚さの異なる2枚のフィルムを貼り合わせて構成されたものであり、一方のフィルムが、プリグルーブ、ピットを形成し、記録膜を形成されたものであり、記録膜を形成したフィルムの記録面側に他方のフィルムを貼り付けて剛性を調整したものであること。
【選択図】 図2
Description
【産業上の利用分野】
この発明は、可撓性を有するシート状の光学的情報記録媒体、すなわち、フレキシブル光ディスクに関するものであり、真空プロセスで記録膜を成膜する工程でのプリグルーブ、ピット等の歪みを抑制しつつ、高速で記録膜を形成することができるものである。
【0002】
【従来技術】
近年、テレビ放送のデジタル化が始まるなど、大容量のデジタルデータを記録することが光ディスクに求められている。光ディスクの高密度化のため、基本的な事項は、記録/再生のための光のスポット径を小さくすることである。
このため、記録/再生のために用いられる光の波長を短くし、かつ対物レンズの開口数NAを大きくすることが有効である。光の波長についてはCD(compact disk)では近赤外光の780nmの波長が、DVD(digital versatile disk)では赤色光の650nm近傍の波長が用いられている。最近、青紫光の半導体レーザが開発され、今後は400nm近傍のレーザ光が使用されると予想される。
【0003】
また、対物レンズについては、CD用はNA0.5未満であったが、DVD用はNA0.6程度である。今後、さらに開口数(NA)を大きくしてNA0.7以上とすることが求められる。しかし、対物レンズのNAを大きくし、また光の波長を短くすると、光を絞るときの収差の影響が大きくなる。したがって、光ディスクのチルトに対するマージンが減ることになる。また、NAを大きくすることによって焦点深度が小さくなるため、フォーカスサーボ精度を上げなくてはならない。
【0004】
さらに、高NAの対物レンズを使用することによって、対物レンズと光ディスクの記録面との距離が小さくなってしまうため、光ディスクの面ぶれを小さくしないと、始動時のフォーカスサーボを引き込む直前に、対物レンズと光ディスクとが衝突することがあり、これがピックアップを故障させる原因となる。
短波長,高NAの大容量光ディスクとして、例えば、刊行物「O PLUS E」(vol.20 No.2)の183ページに示されているように、CDと同程度に厚く剛性の大きい基板に記録膜を成膜し、記録/再生用の光を基板を通さずに、薄いカバー層内を通して記録膜に対して記録/再生する構成のシステムが提案されている。
【0005】
公知ではないが、先行技術として、特願2001−118344号明細書に記載されたものがある。このものは、可撓性を有するシート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位における回転軸方向の振れをベルヌイの法則に基づく空気流の圧力差によって安定化させるガイドとを備えた光ディスク駆動装置であり、空気の力で可撓性ディスクの面ぶれや反りを極小化して高NAレンズに対応するものである。そして、そのフレキシブル光ディスクは、基本的には、その記録膜は従来のCD−RWやDVD+Rなどと同系統のものでよいが、樹脂基板が硬いものから薄くて柔らかいものに変わっている点で違うものである。
【0006】
【特許文献1】特願2001−118344号明細書
【非特許文献】刊行物「O PLUS E」(vol.20 No.2)の183ページ。
【0007】
【従来技術の問題点】
フレキシブル光ディスクの記録膜は、無機材料を真空中で蒸着しあるいはスパッタリングすることによって形成されるが、その成膜プロセスで基板に熱がかかり、基板の温度が上がりやすい。他方、温度が100℃を超えてくると、基板の樹脂フィルムが変質したり、表面に形成されたプリグルーブなどが変形したりするので、好ましくない。
CDのように基板が1mm程度あって、比較的厚い場合は熱容量が大きく、上記温度上昇が緩やかであって成膜中の熱はあまり問題にはならない。しかし、0.2mm以下のフィルムの場合、熱容量が小さいために温度上昇が大きくなってしまう。そのため、成膜時に成膜面の反対側を冷却する。フィルムを冷却すると温度上昇は緩和されるが、裏側からの冷却であるのでフィルムが薄い方が冷却効果が高い。しかし、冷却効果が十分に高い程度に薄いフィルムは、空気力安定化のディスクシステムに用いるには薄すぎてディスク剛性が不足し、面ぶれに対する安定性が悪く、また、破損しやすいという問題がある。
【0008】
【解決しようとする課題】
この発明は、先行技術の上記問題を解消することを目的とし、真空プロセスで記録膜を形成するフレキシブル光ディスクについて、必要な剛性を確保しつつ、記録膜成膜中のフィルム表面の温度上昇を可及的に抑制できる光ディスクの構造及びその製造方法を工夫することを、その課題とするものである。
【0009】
【課題解決のために講じた手段】
【解決手段1】(請求項1に対応)
上記課題解決のために講じた手段1は、真空プロセスで記録膜を形成するフレキシブル光ディスクについて、次の(イ)〜(ハ)によるものである。
(イ)フレキシブル光ディスクが厚さの異なる2枚のフィルムを貼り合わせて構成されたものであること、
(ロ)一方のフィルムが、プリグルーブ、ピットを形成し、記録膜を形成されたものであること、
(ハ)記録膜を形成したフィルムの記録面側に他方のフィルムを貼り付けて剛性を調整したものであること。
【0010】
【作用】
ディスクフィルムを2つに分け、成膜時の冷却が効果的な薄いフィルムに記録膜を形成することで、記録膜成膜中に当該フィルムが過熱されることによるプリグルーブの変形が防止される。また、記録膜が成膜された上記フィルムに適度な厚さのフィルムを貼り合わせてディスクを構成することで、剛性を最適化されたディスクが構成される。これによって、温度負荷の大きな高速成膜を行ってもフィルムのグルーブなどの劣化が生じず、必要な剛性を有するフレキシブル光ディスクが製作される。
したがって、成膜に最適なフィルムのパラメーターとディスクとしての空気安定化に最適なフィルムのパラメーターとが異なるにも関わらず、満足なフレキシブル光ディスクが得られる。
【0011】
【実施態様1】(請求項2に対応)
実施態様1は、解決手段1について、その2枚のフィルムのうちの薄い方のフィルムにプリグルーブ、ピットなどのパターンが形成され、記録膜が成膜されていることである。
【作用】
上記2枚のフィルムのうちの薄い方のフィルムに記録膜が成膜されているので、成膜工程における冷却効果が高い。したがって、熱的影響によるプリグルーブ、ピットなどの変形が効果的に抑制されるので、高品質が確保される。また、成膜速度を高速化できるので、より低コストで製作される。
【0012】
【実施態様2】(請求項3に対応)
実施態様2は、上記実施態様1について、その薄いフィルムの厚さが5μm〜20μmであることである。
【作用】
プリグルーブ、ピットなどのパターンが形成され、記録膜が形成されているフィルムの厚さが5μm〜20μmであるから、薄すぎることによる格別の支障なしに、プリグルーブ、ピットなどのパターンの転写成形がなされ、かつ、成膜工程におけるフィルム昇温が十分に抑制された状態で記録膜の成膜がなされたものであるから、上記フィルム昇温によるプリグルーブ、ピットなどの変形が最も抑制されたものである。したがって、品質が極めて高いフレキシブル光ディスクである。
【0013】
【実施態様3】(請求項4に対応)
実施態様3は、上記実施態様2について、その薄い方のフィルムがポリカーボネートフィルムであることである。
【0014】
【実施態様4】(請求項6に対応)
実施態様4は、解決手段1、上記実施態様1乃至実施態様3について、その一方のフィルムの記録膜形成面に他方のフィルムを貼り合わせていることである。
【作用】
一方のフィルムの記録膜を形成した面に他方のフィルムを貼り合わせているので、上記他方のフィルムが、フレキシブルディスク基板の剛性を高めるとともに、記録面の保護機能を奏するので、記録面を熱硬化性樹脂で被覆して保護する場合のように、フレキシブルディスク基板の可撓性が保護層の存在によって損なわれることはない。
また、このフレキシブル光ディスクは、上記記録膜が2枚の樹脂面に挟まれていて外部に露出してはいないので、保存信頼性が高い。したがって、もし、ガイドがディスク面を摺動しても、ガイド面が記録膜側であるか否かに関わりなく、上記摺動によって損傷することはない。
【0015】
【解決手段2】(請求項7に対応)
上記課題解決のために講じた手段2は、真空プロセスで記録膜を形膜するフレキシブル光ディスクの製造方法を前提として、次の(イ)〜(ハ)によって構成されるものである。
(イ)厚いフィルムと薄いフィルムの2枚のフィルムのうちの一方にプリグルーブ、ピットなどのパターンが形成し、
(ロ)上記一方のフィルムを冷却しながら記録層を成膜し、
(ハ)記録膜が成膜された上記一方のフィルムに他方のフィルムを貼り合わせて必要な剛性を確保すること。
【0016】
【作用】
真空プロセスで記録膜を形成するフレキシブル光ディスクの製造工程の真空プロセスで記録膜を成膜する工程ではそのフィルム表面の温度が上昇し、歪みを生じて情報記録面の品質が損なわれる恐れがあり、フィルムが厚いほどその冷却効果が低く、成膜表面の温度が上昇するが、互いに貼り合わせて基板を構成する厚いフィルムと薄いフィルムの2枚のフィルムのうちの一方にプリグルーブ、ピットなどのパターンを形成し、記録膜を形成することで、記録膜を成膜する段階でのフィルムの厚さが薄くなり、上記冷却効果が高い。したがって、その表面の温度上昇を許容範囲に抑制できるから、成膜速度を高くしつつ、かつ上記温度上昇による歪みを可及的に低減させることができる。
そして、記録膜が成膜された一方のフィルムに他方のフィルムを貼り合わせることで必要な剛性が確保されたフレキシブル光ディスクが製造される。
【0017】
【実施態様1】(請求項8に対応)
実施態様1は、上記解決手段2について、上記冷却が水冷であることである。
【作用】
記録膜の成膜工程において、成膜加工されるフィルムが冷却水によって強制的にかつ効果的に冷却されるので、当該フィルム表面の温度上昇が効果的に抑制される。
【0018】
【実施態様2】(請求項9に対応)
実施態様2は、上記解決手段2又は上記実施態様1について、その2枚のフィルムのうちの薄い方のフィルムにプリグルーブ、ピットなどのパターンを形成し、記録膜を成膜することである。
【作用】
2枚のうちの厚い方のフィルムにプリグルーブ、ピットなどのパターンを形成し、これに記録膜を成膜しても、解決手段2又は上記実施態様1による上記作用を奏するが、上記パターンを形成して記録膜を成膜する上記フィルムを薄い方のフィルムにすることによって、解決手段2又は上記実施態様1による上記作用を一層顕著に奏する。
【0019】
【実施態様3】(請求項10に対応)
実施態様3は、上記解決手段2乃至上記実施態様2について、その薄い方のフィルムがポリカーボネートフィルムであることである。
【作用】
薄い方のフィルムがポリカーボネートフィルムであり、当該フィルムは透光性に優れているので、この薄いフィルム側から再生記録を行うことができる。
また、ポリカーボネートフィルムは熱変形温度がポリエチレンテレフタレートよりも低いので、グルーブ成形が容易でハイタクト化が可能である。なお、熱変形温度が低いと成膜時の熱に弱いが、しかし、当該フィルムを薄くして裏面から水冷するので特に支障になることはない。
【0020】
【実施態様4】(請求項11に対応)
実施態様4は、上記解決手段2乃至上記実施態様9について、その薄い方のフィルムの厚さが5〜20μmであることである。
【作用】
薄い方のフィルムの厚さが5〜20μmであることによって、これにプリグルーブ及びピットなどのパターンを転写する場合の、格別の支障なく高精度で転写加工することができ、かつ、記録膜の成膜工程でのフォルム表面の温度上昇を可及的に抑制することができるので、熱変形を回避しつつ高速度で成膜することができる。したがって、製造コストが低減される。
【0021】
【実施態様5】(請求項12に対応)
実施態様5は、解決手段2、上記実施態様1乃至実施態様4について、その一方のフィルムの記録膜形成面に他方のフィルムを貼り合わせることである。
【0022】
【実施の形態】
図1にフレキシブル光ディスク1を用いた光ディスク駆動装置を概念的に示しているが、これは、そのフレキシブル光ディスクの下側に光ピックアップ2を配置し、上側に安定化のためのガイド3を配置したものである。そして、光ピックアップ2によって下側から光を入射させて再生や記録を行い、光ピックアップ6の反対側のガイド3によって、フレキシブル光ディスク1とガイドの距離を空気力で一定に保って、面ぶれを小さくしている。ピックアップの波長は405nm、NAは0.85である。
【0023】
【実施例1】
図2に、実施例1のフレキシブル光ディスクを示している。
実施例1では、キャスト法(金型成形方法)で作られた厚さ5μmのポリカーボネートフィルム(第1のフィルム)11に、熱プレス法でプリグルーブを形成している。このプリグルーブはトラックピッチ0.7μm、プリグルーブとランドの比率は6:4であり、深さは66nmである。プリグルーブとランドの比率は、記録膜形成後のグルーブとランドの比率がおよそ1:1になるように設定したものである。
直径120mmの上記第1のフィルム11をスパッタ装置の基板ホルダーに静電気チャッキングを使用して取り付ける。基板ホルダーに第1のフィルム11を装着して後、真空引きして、5℃の水で冷却する。成膜中も冷却を継続し、成膜終了後、再び大気に出すときは結露防止のために水冷を停めるようにした。
上記第1のフィルム(ポリカーボネートフィルム)11にマグネトロンスパッタリングで、ZnS−SiO2を厚さ20nm、Si3N4を厚さ10nm、TbFeCoを厚さ15nm、Si3N4を厚さ10nm、AgCuを厚さ30nmの膜を順次重ねて記録膜12を形成する。
スパッタリング装置は、ターゲットがφ200mm、ターゲットと基板間距離が110mmであり、これはすべての膜の成膜において一定である。
【0024】
成膜条件は以下のようである。
成膜圧力は、一貫して3mTorr。
ZnS−SiO2の膜形成:投入電力4kWで、付着レートは10nm/sec。
Si3N4の膜形成:Siターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスで反応スパッタリングを行う。投入電力2kWで、付着レートは2nm/sec。
TbFeCoの膜形成:投入電力0.8kWで、付着レートは10nm/sec。
AgCuの膜形成:投入電力5kWで、付着レートは50nm/sec。
【0025】
上記の記録膜成形中、第1のフィルム(ポリカーボネートフィルム)11の表面にサーモラベルを貼って温度を測定したところ、50℃未満であった。これで冷却水によるフィルム冷却が十分であったことが明らかである。また、スパッタリングで成膜された記録膜の膜浮きなどの欠陥が生じることもないことが確認された。
成膜後、紫外線硬化樹脂で厚さ50μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(第2のフィルム)13と貼り合わせて、ディスク1を構成した。なお、接着層14の厚さは5μmであるので、複合されたこのディスク10の厚さは60μmとなった。
【0026】
この実施例1では、第1のフィルム11の記録膜形成面に第2のフィルム13を貼り付けているので、その記録膜が第1のフィルム11と第2のフィルム13に挟まれている。そして、光学特性の優れている第1のフィルム(ポリカーボネートフィルム)11側から記録再生し、硬くて耐摺動性に優れている第2のフィルム(ポリエチレンテレフタレート)13をガイド側とする。
このディスク10を図1の光ディスク駆動装置で回転させて、フォーカス誤差信号を観察した。半径40mm線速度8m/s、サーボオフの状態で、フォーカス誤差が5μm以下になった。また、ランダムデータを1−7変調して、最短の2Tマーク長が0.25μmになるようにしてグルーブに対して記録再生を行った。その結果、エラー率は10E−5以下と十分小さく、安定した記録再生が行われた。
再生側の第1のフィルム(ポリカーボネートフィルム)11は5μmと極めて薄い上、光学的に透明であり、またキャスト法で作られていることともあいまって、複屈折が小さいので、良好な記録再生が成された。
また、記録膜12が2枚のフィルム11,13で保護されているので、耐環境性が高い。
ガイド面は、第1のフィルム(ポリカーボネートフィルム)に比べて硬質な第2のフィルム(PETフィルム)であるから、ごみの巻きこみによるディスク表面が傷付くことはほとんどない。
【0027】
【実施例2】
実施例2のディスクを図3に示している。
この例では、厚さ15μmのキャスト法で作られたポリカーボネートフィルムに熱プレス法にてプリグルーブを形成して第1のフィルム2を形成した。プリグルーブは、そのトラックピッチが0.7μmで、プリグルーブとランドの比率が6:4であり、深さが66nmである。プリグルーブとランドの比率は、記録膜形成後のグルーブとランドの比率がおよそ1:1になるように設定したものである。
この第1のフィルム21(直径120mm)をスパッタリング装置の基板ホルダーに静電気チャッキングを使用して取りつけた。基板ホルダーに第1のフィルム21を装着した後、真空引きして、5℃の水で冷却する。記録膜22の成膜中も冷却を継続し、成膜終了後、再び大気に出すときは結露防止のために水冷を停めるようにした。
記録膜の成膜は、第1のフィルム21(ポリカーボネートフィルム)に、マグネトロンスパッタリングで厚さ20nmのZnS−SiO2、厚さ10nmのSi3N4、厚さ15nmのTbFeCo、10nmのSi3N4、厚さ30nmのAlTiを順次積層して行われる。
スパッタリング装置のターゲットはφ200mm、ターゲットと基板間距離は110mmで、これらはすべての膜の成膜について一定である。
【0028】
また、成膜条件は以下のようである。
成膜圧力はすべての膜で3mTorrである。
ZnS−SiO2については、投入電力が4kWで、付着レートが10nm/sec。
Si3N4については、Siターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスで反応スパッタリングを行った。投入電力が2kW。付着レートが2nm/sec。
TbFeCoについては、投入電力が0.8kW、付着レートが10nm/sec。
AlTiについては、投入電力が5kWで、付着レートが20nm/sec。
【0029】
上記の記録膜成形中、第1のフィルム21(ポリカーボネートフィルム)の表面にサーモラベルを貼って温度を測定したところ、50℃未満であった。また、スパッタリングで成膜された記録膜に膜浮きなどの欠陥は生じなかった。
成膜後、紫外線硬化樹脂による厚さ5μmの接着層24で厚さ50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(第2のフィルム)と図3に示すように貼り合わせてディスク20を構成した。なお、ディスク20の厚さは70μmとなっている。
【0030】
このディスク20を図1の光ディスク駆動装置で回転させて、フォーカス誤差信号を観察した結果、半径40mm、線速度8m/s、サーボオフの状態でフォーカス誤差が5μm以下であった。また、ランダムデータを1−7変調して、最短の2Tマーク長が0.25μmになるようにしてランドに対して記録再生を行った結果、エラー率は10E−5以下と十分小さく、安定した記録再生を行うことができた。
再生側のポリカーボネートフィルムは15μmと薄い上、光学的に透明でありまたキャスト成形されたものであることともあいまって、複屈折も小さいので良好な記録再生が行われた。
また、記録膜が2枚のフィルム21,23によって保護されているので、耐環境性が高い。
【0031】
この実施例2では、反射放熱膜にAl合金を用いたため、スパッタ膜の付着強度が大きく、したがって、膜の耐環境性が非常に良好である。これは、記録再生側の第1のフィルム21に記録膜をスパッタしていく方法で膜を形成するために反射膜からスパッタしなくても良いからである。
刊行物「O PLUS E」(vol.20,No.2)の183ページに示されているような基板に成膜し、基板の反対側を再生面とする従来の高NAピックアップ用光ディスクでは、反射膜が不透明であるから、最初に反射膜から膜を形成しなくてはならない。そのため最初に反射膜を形成する場合は、Agなどの微細構造が平滑な膜を用いる必要があった。そうでないと次に成膜する膜の微小凹凸が増え、再生信号品質が劣化するからである。それに対して、この実施例2では、誘電体保護膜のZnS−SiO2から成膜し、この成膜側フィルムから記録再生するので反射膜の微細構造が問題にならないから、構造は乱れやすいがしかし付着強度が大きく、耐環境性の高いAl合金を用いることができた。
さらに、ガイド面は、ポリカーボネートに比べて硬質なポリエチレンテレフタレートフィルム(第2のフィルム)側なので、ごみの巻きこみによるディスク表面の傷つきも少なくなる。
【0032】
ここで、スパッタリングによる成膜時の熱でどれだけ温度上昇するかのフィルム厚さ依存について調べてみたところ、その結果は次のとおりである。
フィルムの厚さと相変化型記録膜成膜中のフィルム表面の温度上昇との関係は図5に示すとおりである。この実施例の条件では、第1のフィルムが25μm程度で、ピーク温度が100℃に達してしまうことが図5から明らかである。
したがって、成膜に適するフィルムの厚さは20μm以下が適切である。これより厚いフィルムに成膜する場合は、成膜時のスパッタ電力を小さくする必要がある。他方、薄すぎると、転写や貼り合わせに支障をきたすので、この観点からして、5μm程度以上であることが望ましい。
【0033】
【実施例3】
実施例3のディスク30を図4に示している。なお、この実施例は、記録膜を形成する一方のフィルムが他方のフィルムよりも厚い場合の例であり、記録膜成膜工程における熱による変質や歪み回避の観点からの、一方のフィルムの厚さについての上限を示唆するものである。この場合も、当然、一方のフィルムの剛性だけではフレキシブルディスク基板の剛性に足りず、他方のフィルムを貼り合わせることによって必要な剛性が確保されるものである。
この実施例3では、厚さ60μmのキャスト成形されたポリカーボネートフィルム(第1のフィルム)31に熱プレス法でプリグルーブを形成した。プリグルーブはトラックピッチ0.7μm、プリグルーブとランドの比率を6:4に形成した。深さは66nmである。プリグルーブとランドの比率は、記録膜形成後のグルーブとランドの比率がおよそ1:1になるように設定したものである。
直径30mmの上記第1のフィルム31をスパッタ装置に静電気チャッキングを使用して基板ホルダーに取りつけ、真空引きして、5℃の水で冷却する。成膜中も冷却を継続し、成膜終了後、再び大気に出すときは結露防止のために冷却を停めるようにした。
【0034】
記録膜32の成膜は、ポリカーボネートフィルムにマグネトロンスパッタリングで厚さ20nmのZnS−SiO2、厚さ10nmのSi3N4、厚さ12nmのAgInSbTeGe、厚さ10nmのSi3N4、厚さ30nmのAgCuを、順次積層して行われる。
スパッタ装置は、ターゲットがφ200mm、ターゲットと基板間距離が110mmで、これらはすべての膜の成膜において一定である。
【0035】
成膜条件は以下のようである。
成膜圧力はすべての膜について3mTorrである。
ZnS−SiO2については、投入電力が1kWで、付着レートが3nm/sec。
Si3N4については、Siターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスで反応スパッタリングを行った。投入電力が1kWで、付着レートが1nm/sec。
AgInSbTeGeについては、投入電力が0.5kWで、付着レートが10nm/sec。
AgCuについては、投入電力が1kWで、付着レートが10nm/sec。
第1のフィルム31の表面にサーモラベルを貼って温度を測定したところ80℃程度であった。
実施例3の第1のフィルム31は、実施例1、実施例2の第1のフィルム11,21よりも厚いので冷却が効果がやや弱く、温度上昇が大きくなるので、この例では成膜パワーを下げて熱負荷を低減させた。表面温度が80℃であれば、それは許容範囲であるので、グルーブの変形や変質はほとんど生じない。この例では、熱負荷を低減しつつ5℃の冷却水で冷却することで、成膜後のグルーブの変形を抑制できるので、トラッキングサーボがかかりにくいなどの問題を生じることはなく、また、スパッタされた記録膜の膜浮きなどの欠陥も生じない。
成膜後、厚さ5μmの紫外線硬化樹脂による接着層34によって、厚さ20μmのポリカーボネートフィルム(第2のフィルム)と貼り合わせてディスク30を構成した。このディスク30の厚さは85μmである。
【0036】
このディスク30を大口径レーザーを用いた初期化装置でAgInSbTeGe相変化膜を溶融結晶化して反射率を上げて記録の準備をし、その後、このディスク30を図1のディスク駆動装置で回転させて、フォーカス誤差信号を観察したところ、半径40mm、線速度8m/s、サーボオフの状態で、フォーカス誤差は5μm以下であった。また、ランダムデータを1−7変調して、最短の2Tマーク長が0.20μmになるようにしてグルーブに対して記録再生を行った結果、エラー率は10E−5以下と十分小さく、安定した記録再生が行われた。
この実施例3では、再生光がポリカーボネートフィルム(第1のフィルム)を60μm通ることになるので、雑誌「O PLUS E」(vol.20 No.2)の183ページに示されているような従来の高NAピックアップ用光ディスク(基板に成膜し、基板の反対側を再生面とする光ディスク)と光学的な互換性を取りやすい。上記従来の光ディスクは、再生光側のカバーフィルムが100μm程度であり、ピックアップにはカバー層の厚さむらに対応する収差補正機構があるので、再生側カバーが60μm程度以上あれば対応できる。そのため、本実施例のような再生光側に光学特性の優れたフィルムであって、かつ厚みが100μmに近いディスクは、他の多くの規格との互換性に優れているからである。これが、実施例3、すなわち、記録膜を形成するフィルムとして比較的厚いフィルムを選択することの利点である。
【0037】
【実施例4】
図6に示している実施例4の光ディスクは、厚さ10μmのポリエチレンテレフタレートフィルム(第1のフィルム)に、熱プレス法にてプリグルーブを形成したものである。プリグルーブはトラックピッチが0.7μm、プリグルーブとランドの比率が6:4であり、深さが66nmである。プリグルーブとランドの比率は、記録膜形成後のグルーブとランドの比率がおよそ1:1になるように設定したものである。
直径120mmの第1のフィルム41をスパッタ装置に静電気チャッキングを使用して基板ホルダーに取り付け、真空引きして、5℃の水で冷却する。成膜中も冷却を継続し、成膜終了後、再び大気に出すときは結露防止のために水冷を停めるようにした。
記録膜の成膜は、第1のフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)41に、マグネトロンスパッタリングで、厚さ30bmのAgCu、厚さ10nmのSi3N4、厚さ12nmのAgInSbTeGe、厚さ10nmのSi3N4、厚さ20nmのZnS−SiO2を順次積層して行われる。
ポリエチレンテレフタレートフィルム(第1のフィルム)41は光学特性が悪いので、こちらからは光を入射させず、ガイド側を光の入射側とする。したがって、成膜の順番が実施例1とは反対になっている。
スパッタ装置は、ターゲットがφ200mm、ターゲットと基板間距離が110mmであり、これらはすべての膜の成膜において一定である。
【0038】
実施例4における記録膜の成膜条件は以下のようである。
成膜圧力はすべての膜で共通して3mTorrである。
ZnS−SiO2については、投入電力が4kWで、付着レートが10nm/sec。
Si3N4については、Siターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスで反応スパッタリングを行った。投入電力は2kW、付着レートは2nm/sec。
AgInSbTeGeについては、投入電力が0.5kWで、付着レートが10nm/sec。
AgCuにおいては、投入電力が5kWで、付着レートが50nm/sec。この記録膜の成膜中、第1のフィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム)41の表面にサーモラベルを貼って温度を測定したところ、ほぼ、40℃であり、50℃未満であった。この温度は、ポリエチレンテレフタレートフィルムの熱変形温度より十分に低くいので、グルーブ変形は全く生じない。
成膜後、厚さ5μmの接着層(紫外線硬化樹脂)44で、厚さ70μmのポリカーボネートフィルム(第2のフィルム)と貼り合わせて光ディスク40を構成した。この光ディスク40の厚さは85μmである。
【0039】
直径120mmの光ディスク40を大口径レーザーを用いた初期化装置でAgInSbTeGe相変化膜を溶融結晶化して反射率を上げて記録の準備をし、図1の光ディスク駆動装置で回転させ、第2のフィルム(ポリカーボネートフィルム)側から光を入射させて、フォーカス誤差信号を観察した結果、半径40mm線速度8m/s、サーボオフの状態でフォーカス誤差が5μm以下であり、また、ランダムデータを1−7変調して、最短の2Tマーク長が0.20μmになるようにしてグルーブに対して記録再生を行ったところ、エラー率は10E−5以下と十分小さく、安定した記録再生が行われた。
再生側のポリカーボネートフィルムは光学的に透明であり、またキャスト成形されたものであることともあいまって複屈折も小さいので、良好な記録再生がなされた。また、この例の光ディスクでは、実施例1などよりも厚い70μmのフィルムを再生面側に用いているので、表面のごみや傷に対して強く、また、記録膜が2枚のフィルムで保護されているので、耐環境性が高い。
【0040】
【比較例】
この比較例は、厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルムに、熱プレス法にてプリグルーブを形成したものである。このもののプリグルーブはトラックピッチが0.7μm、プリグルーブとランドの比率が6:4であり、深さは66nmである。プリグルーブとランドの比率は、記録膜形成後のグルーブとランドの比率がおよそ1:1になるように設定したものである。
直径120mmの厚さ75μmのポリエチレンテレフタレートフィルムをスパッタリング装置の基板ホルダーに静電気チャッキングを使用して取り付け、真空引きして、5℃の水で冷却する。成膜中も冷却を継続し、成膜終了後、再び大気に出すときは結露防止のために水冷を停めるようにした。
記録膜の成膜は、上記ポリエチレンテレフタレートフィルムに、マグネトロンスパッタリングで、厚さ30nmのAgCu、厚さ10nmのSi3N4、厚さ15nmのTbFeCo、厚さ10nmのSi3N4、厚さ20nmのZnS−SiO2を順次積層して行われる。
スパッタ装置は、そのターゲットがφ200mm、ターゲットと基板間距離が
110mmであり、これらはすべての膜の成膜において一定である。
【0041】
成膜条件は以下のようである。
成膜圧力はすべての膜で共通して3mTorrである。
ZnS−SiO2については、投入電力1kWで、付着レートは2nm/sec。
Si3N4については、Siターゲットをアルゴンと窒素の混合ガスで反応スパッタリングを行った。投入電力は1kW、付着レートは1nm/sec。
TbFeCoについては、投入電力が0.8kWで、付着レートが10nm/sec。
AgCuについては、投入電力が1kWで、付着レートが10nm/secで、投入電力を低減してフィルムの温度上昇を避けるようにした。
【0042】
成膜中、フィルム表面にサーモラベルを貼って温度を測定したところ、45℃で、50℃未満であった。
成膜後、紫外線硬化樹脂をスピンコート法で塗布し(中周の厚さが5μm)、これを硬化させた。なお、この紫外線硬化樹脂の塗布は、スピンコート法による塗布であるから周内の厚さむらは0.01μm以下であったが、内外周の半径方向の厚さむらは1μmほどあった。
この比較例のディスクを図1の光ディスク駆動装置で回転させて、紫外線硬化樹脂層側から再生光を入射させた。その結果、半径方向の反射率が大きく変動した。中周の反射率を基準にして半径方向変動が±50%もあった。
これは、紫外線硬化樹脂層の厚さが半径方向で変動し、光の干渉条件が変動してディスクの反射率が変動したためである。
【0043】
キャスト成形法で作られたポリカーボネートフィルムの膜厚むらは、スピン法による紫外線硬化樹脂膜の膜厚むらよりも遥かに少ない。したがって、この比較例と上記実施例1〜4とのディスク特性変動の大小の違いが、2枚のフィルムを記録面側で貼り合わせて作られたフレキシブル光ディスクの優位性を如実に示していることになる。
【0044】
以上のように、フレキシブル光ディスクを2枚のフィルムを貼り合わせて構成したことで、記録膜の成膜などの製造プロセスの要求特性に適したフィルムと、記録再生の空気安定化に適したフィルムの性質を同時に満たすことができ、また、記録再生光の入射側をポリカーボネートフィルムにしたことで、再生特性を高くすることができる。
上記の実施例1,2,4では、記録膜の成膜に供するフィルムの厚さは5〜20μmであるが、このフィルムの厚さについては、余り薄いとプリフォーマットの転写成形が困難になることで、その下限が制限される。したがって、転写さえ可能ならば、5μmより薄くても特に問題はない。厚さの上限は、成膜時の熱で温度が上昇し、転写されたパターンが変形することから規定される。したがって、温度負荷の低い成膜法を採用する場合は20μmよりも厚いフィルムを使用することができる。実施例3は、その一例である。
【0045】
【発明の効果】
この発明のフレキシブル光ディスクは、その基板を厚いフィルムと薄いフィルムを貼り合わせた複合構造とし、プリグルーブ、ピット等のパターンが転写されたフィルムへの記録膜を比較的薄いフィルムに成膜して製作されるものであるから、フィルムへのプリグルーブ、ピット等のパターンの転写加工を支障なく高精度で行える範囲で、かつ、記録膜の成膜工程でのフィルム表面の強制冷却効果を十分高めて、その温度上昇を可及的に低く抑えられる薄さにすることができる。したがって、フレキシブル光ディスクの品質、信頼性を向上させることができる。
この発明のフレキシブル光ディスクの製造方法によれば、記録膜の成膜工程での熱変形を十分に抑制しながら、記録膜の成膜速度を高めることができるから、転写加工精度が高く、記録膜の成形工程での変形がなく、高精度でかつ必要な剛性を備えたフレキシブル光ディスクを能率的に製造することができ、その製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、フレキシブル光ディスクの駆動装置の断面図である。
【図2】は、実施例1の光ディスクの断面構造を拡大して示す模式図である。
【図3】は、実施例2の光ディスクの断面構造を拡大して示す模式図である。
【図4】は、実施例3の光ディスクの断面構造を拡大して示す模式図である。
【図5】は、フィルムの厚さと相変化型記録膜成膜中の温度上昇との関係を示す図である。
【図6】は、実施例4の光ディスクの断面構造を拡大して示す模式図である。
【符号の説明】
10:実施例1のディスク
11,21,31,41:第1のフィルム
12,22,32,42:接着層
13,23,33,43:第2のフィルム
14,24,34,44:接着層
Claims (12)
- 真空プロセスで記録膜を形成するフレキシブル光ディスク媒体であって、
厚いフィルムと薄いフィルムの2枚のフィルムを貼り合わせて形成されており、
厚いフィルムと薄いフィルムの一方が記録膜を成膜されたフィルムであり、
記録膜が形成されたフィルムに他方のフィルムを貼り合わせて必要な剛性を確保しているフレキシブル光ディスク。 - 上記2枚のフィルムのうちの薄い方のフィルムに、プリグルーブ、ピットなどのパターンが形成され、記録膜が成膜されている、請求項1のフレキシブル光ディスク。
- 上記の薄いフィルムの厚さが5μm〜20μmである請求項2のフレキシブル光ディスク。
- 上記の薄いフィルムがポリカーボネートフィルムである請求項3のフレキシブル光ディスク。
- 上記の厚い方のフィルムがポリカーボネートフィルムである請求項4のフレキシブル光ディスク。
- 上記一方のフィルムの記録膜形成面に他方のフィルムを貼り合わせている請求項1乃至請求項5のフレキシブル光ディスク。
- 真空プロセスで記録膜を形膜するフレキシブル光ディスクの製造方法であって、
厚いフィルムと薄いフィルムの2枚のフィルムのうちの一方にプリグルーブ、ピットなどのパターンが形成し、
上記一方のフィルムを冷却しながら記録層を成膜し、
記録膜が成膜された上記一方のフィルムに他方のフィルムを貼り合わせて必要な剛性を確保する、フレキシブル光ディスクの製造方法。 - 上記冷却が水冷である請求項7のフレキシブル光ディスクの製造方法。
- 上記2枚のフィルムのうちの薄い方のフィルムに、プリグルーブ、ピットなどのパターン及び記録膜を形成する請求項7又は請求項8のフレキシブル光ディスクの製造方法。
- 上記の薄い方のフィルムがポリカーボネートフィルムである請求項7乃至請求項9のフレキシブル光ディスクの製造方法。
- 上記の薄い方のフィルムの厚さが5〜20μmである請求項7乃至10のフレキシブル光ディスクの製造方法。
- 上記一方のフィルムの記録膜形成面に他方のフィルムを貼り合わせる、請求項7乃至請求項11のフレキシブル光ディスクの製造方法。
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