JP2009517792A - 劣化の状態の可視的な表示を供する光ディスク - Google Patents
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Abstract
光ディスクは，当該光ディスクの劣化の状態をユーザに表示するための表示手段を有する。例えば当該表示手段は，この手段が光ディスクに組込まれた場合，色を変化させるよう構成されている表示層であることが可能で，これにより，ディスクが劣化又は経年変化していて，データを別のストレージ媒体へ移すことが望ましいとの表示を供する。一つの実施例によれば，光ディスク１例えばDVDは，ラベル層3と，ポリカーボネート層５と，アルミニウム/銀の層7と，色素及びデータの層９と，接着層11と，第2のポリカーボネート層13とを有する。これに加え，光ディスク１は表示層15の形態にて表示手段を有する。当該表示層15は，当該光ディスクの劣化の状態についての表示をユーザに供する。当該表示層15は，少なくとも表示層15の一部がデータ層９の位置している領域と一致するよう構成され，当該表示層15は，データ層９へのデータの通常の読み書きに干渉しないよう構成される。
Description
本発明は光ディスク，特に光ディスク及び光ディスクの劣化の状態の可視的な表示を提供するための方法に関する。
光ディスクの技術は，データストレージ媒体として今日広範囲に用いられている。光ディスクをデータストレージ媒体として使うことでの一つの主要な欠点は，光ディスクの寿命についての不確実性である。
光ディスクには三つの基本的なタイプがあり，これらは，CD，DVD，及びBD（Blu-ray）ディスクであり，各タイプは更にROM規格，R規格，及びRW規格をもっている。これらのディスクのタイプの各々は，種々異なるデータ層の材料（例えば各々，モールドされたアルミニウム，銀のミラー，有機色素，又は相変化フィルム）を用いている。使用中にディスクが物理的に適切に扱われていると仮定すると，ディスクの劣化の主な原因，及び究極的なディスクの「寿命」の主な原因は，上記の材料の劣化である。
CD及びDVDでは，システムに組込まれているエラー検知機能及びエラー訂正機能が一定の数のエラーを訂正してしまうので，ユーザは早期の劣化に気づくことはない。エラー訂正コーディングがエラーを全て訂正することが出来なくなったときのみ，ユーザは問題に気がつく。
ディスクの寿命を決めるための一つの方法は，エラー訂正が起きる前のディスクのエラーの数に基いている。ディスクが損じる機会はエラーの数と共に増大してゆくが，（些細な，又は壊滅的な）性能上の問題を絶対的にもたらすディスク中のエラーの数は，エラー訂正後に残留するエラーの数及びデータ内のエラーの分布に依存するので，規定することは不可能である。ディスクの（エラー訂正前の）エラーの数がある一定のレベルへと増加したとき，例え小さくとも，ディスクを損じる機会は容認出来ないと考えられ，従ってディスクの寿命の信号であると考えられる。
ROMディスクの寿命は，ディスクのアルミニウム層が酸素に晒されている程度によって決定される。汚染物質も含めて，酸素は湿気によって運ばれ，ポリカーボネイトの層を通じて，又は（CDのラベル面及び縁の）ハードラッカーの層を通じて移動することが出来る。酸素又は湿気は，引っかき傷，ひび割れ，又はラベルの剥がれたエリアを通して，より容易に浸透することが出来る。酸素は，ディスクの製造中にディスクの内部に捕捉されることもあり得る。
もしもディスクが大変湿度の高い環境中に置き去られたとすると，湿気と酸素とはやがてアルミニウムに到達して，アルミニウムの反射性の損失を招く。これは，銀に似て通常輝いているアルミニウムが酸素でくすみ，反射率が大幅に下がるからである。高湿度と増加した温度との組合せは，酸化の度合いを加速することであろう。
これゆえ，ROMディスクの寿命の予測値は，ROMディスクが時間と共に晒されていた環境的な条件に依存する。一般には，ROMディスクは，乾燥した冷たい環境で保つのがベストである。
CDドライブ又はDVDドライブによって消去することが出来ない「追記型の」ディスク（R-ディスク）用では，ミラーは通常，銀でできている。湿気の有るときに酸素が可能なのと同じ態様で，ディスクに浸透することが出来る空気汚染物質である硫黄酸化物に晒された場合，銀は腐食の影響を受け易い。同様に，酸素又は湿気に晒された場合も銀は腐食する。
R-ディスクは，データを記録するために色素ベース（有機色素）の層を用いる。R-ディスクのデータ層に用いられた有機色素は自然に劣化するが，しかし時間的にはゆっくりである。高温及び高湿がこのプロセスを加速するであろう。UV（紫外）光への長期にわたる暴露は色素の性能を劣化させることがあり得，やがてデータが読み出せなくなる。太陽光，又は熱せられた光源への接近によって生じたディスク内部に蓄えられた熱もまた，色素の劣化を加速する。
ディスクの製造者達はCD-Rディスク及びDVD-Rディスクが、記録前は5年から10年の保管寿命を持っていると主張しているが、しかしCD-R、DVD-R又はDVD+Rのパッケージには有効期限の日付けは表示されていないばかりか、これらの主張を裏付けしているテストの出版されたレポートも存在していない。
RWディスク及びRAMディスクのような書き換え型のディスクに関しては、これらは長期間の使用又は保管用としては一般に考慮されておらず、寿命予測テストは、このタイプの媒体に対しては殆ど行われていない。書き換え型のディスクは、データを記録するために相変化する金属合金フィルムを使用しており、反射層にはアルミニウム又は銀を使用している。材料が通常速い割合で劣化するので、合金フィルムはR-ディスクで用いられている色素ほどには安定ではない。RWディスクにおいては、反射する銀又はアルミニウムの層の劣化もまた当然見出される。
相変化するフィルムは主に熱によって影響を受けるが、しかし経年変化のプロセスにおいて、紫外（UV）光によっても影響を受ける。高温とＵＶ光との組合せは、経年変化のプロセスを更に加速させる。
相変化する金属合金フィルム層上のデータは、限られた回数（RWディスクでは約1,000回、RAMディスクでは約100,000回）消去され、書き換えられる事が出来る。しかし、この書き換えは光ディスクの寿命予測に非常に影響を与える。言い換えれば、最初の記録の後に保管されたRWディスク又はRAMディスクは、数回の消去-記録サイクルを経験したディスクに比べてより長い寿命予測値を持つべきである。所与の通常の劣化の割合のみからすると、RWディスク及びRAMディスクに対する寿命予測値はR-ディスクの寿命予測値よりも短い。多くの回数の書き換えを加えると、寿命の予測値はより短くなりさえすることがあり得る。
ディスクの製造者達は、ディスクの期待される寿命を時々規定している。しかし問題は、ディスクの寿命を予知するのは大変難しく、ディスクの取り扱い，及び環境条件のような沢山の外部ファクタに依存していることである。また、現在は、ディスクの寿命を予知するいかなる標準化された態様も無いことである。
ディスクの製造者達は、制御された極端な温度と共に加速された経年変化の方法論を用いて光ディスクをテストし、湿度は比較的短時間に影響を及ぼす。同じ態様にて、光ディスクはUV光の暴露に対してもテストされる。しかしながら、ディスクの寿命を決定するために製造者がどうやってこの測定結果を解釈しているのかは常に明らかとは限らない。有ってもほんの僅かながら、これらのディスクに対する寿命予測のリポートが独立した研究機関から出版されてきた。予測値は、光ディスクに対して5年から100年までとさまざまである。ストレージ媒体としての光ディスクの使用において、この未知である寿命に対してユーザは自信がもてなくなる。
日本特許公開公報JP 60-239927は、反射光の信号レベルをモニタすることによって再生中のディスクの劣化を決定し、データは新しいディスクへ移すべきであるという警告がユーザに供されることを可能にする既知のシステムを開示している。しかしながら斯様なシステムは、当該警告システムがディスクから実際にデータを読取っている装置に依存しており、もしもディスクが突然機能を停止したならばデータの損失になるという欠点を蒙る。
日本特許公開公報JP 03-119533は、表示要素がディスクの周辺に置かれ，色素が時間と共に消えていく、別の既知のシステムを開示している。しかし、斯様なシステムは、ディスクの特定の領域の劣化の状態の表示を供していないという欠点を蒙る。
本発明の目的は、上に記した欠点を持つことなく、光ディスクの劣化の状態の表示をユーザに提供するための方法及び光ディスクを供することである。
本発明の第1の態様によれば，データを記憶するためのデータ層を有する光ディスクが供される。当該光ディスクは，光ディスクの劣化の状態に関連して可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段も有する。当該表示手段は，少なくとも部分的にデータ層を覆うよう構成されており，光ディスクの通常の動作に干渉しないよう構成されている。
本発明の別の態様によれば，データ蓄積用の光ディスクが供される。当該光ディスクは，光ディスクの劣化の状態に関連して，可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段を有する。当該表示手段は，光ディスクの劣化を招くものとして認知された同じ環境要因に対して反応する化合物を有する。
本発明は，ディスクの環境要因への実際の暴露に基づいて，ディスクの劣化の状態についての可視的な表示を供する長所をもっている。表示手段の配置は，ディスクのより一般的な状態に加え，光ディスクの特定の領域の劣化の状態が測定されることも可能にする。
本発明の別の態様によれば，データを記憶するためのデータ層を有する光ディスクの劣化の状態を表示する方法が供される。当該方法は，光ディスクの劣化の状態に関連して，可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段を供するステップを有する。当該方法は，少なくとも部分的にデータ層を覆うような表示手段を構成するステップも有する。当該表示手段は，光ディスクの通常の動作に干渉しないようにも構成される。
本発明をより良く理解するため，及びどのように効果が生じるのかをより明確に示すために，単なる例示として，添付の図を参照して説明される。
図1は従来からの光ディスク１，例えばDVDの層の断面を示す。光ディスクは，ラベル層3と，ポリカーボネート層5と，アルミニウム/銀の層7と，色素及びデータの層9と，接着層11と，第2のポリカーボネート層13とを有する。これらの層の各々の機能及び目的は当業者には全く明らかであろうし，これゆえ本アプリケーションでは更なる詳細が説明されることはないであろう。
本発明によれば，光ディスクはユーザに光ディスクの劣化の状態を表示するための表示手段を具備している。
例えば，当該表示手段は，光ディスクに組込まれた場合に色を変化させるように構成され，これによりディスクが劣化しているか又は経年変化しているとの表示を供し，データ層は別のストレージ媒体へ移すことが望ましいとの表示を供する表示層であることが出来る。
図2は，本発明の一つの実施例による光ディスクを示す。図1と同様に，光ディスク１，例えばDVDは，ラベル層3と，ポリカーボネート層5と，アルミニウム/銀の層7と，色素及びデータの層9と，接着層11と，第2のポリカーボネート層13とを有する。しかしながら本発明によれば，当該光ディスク1は表示層15の形態で表示手段も有する。当該表示手段15は，当該光ディスクの劣化の状態についての表示をユーザへ供する。
表示層15は，少なくとも一部の表示層15が，データ層9が位置している領域と一致するよう構成されている。言い換えれば，表示層15は，データ層9と同じ領域にあるか，又は重複しているように構成されている。好ましくは，表示層15はデータ層9が位置している全ての領域と一致する。表示層15の着色がデータ層9へのデータの通常の読み書きに干渉しないよう，当該表示層15は構成されていることが理解されよう。
これは，より一般的な言い方をすると，ディスクの全体的な状態についての一般的な表示をすることに加え，ディスクの特定の領域のディスクの劣化の状態の正確な表示を，表示層15の可視的な外観が供するという長所をもっている。
酸素の拡散，湿度若しくは温度，又はこれらの何らかの組合せのような多数の環境要因の一つに依存するインキュベーション時間の後に色を変化させるよう，表示層15は設定される。ディスクの劣化は酸素の拡散，湿度及び温度にも大変依存するので，本発明は，ディスクの着色をディスクの劣化に関連させることを可能にしている。
言い換えると，光ディスクに供された表示手段は，光ディスクの劣化を生じるのと同じファクタに反応して，物理的な外観を変化されるという性質をもつ。
図2（及び，以降の図）で説明されている本発明は，環境条件に反応して変化する表示手段15の色に関連して説明されているものの，幾つかの他の可視的な特性の形態もまた変化させられ得る事が理解されよう。例えば，表示要素が時間と共に変化し，これによってデータは新しいディスクに移されるべきであるとの表示をユーザに供するので，表示手段15は「ふやけ状の」又は「ひび割れ状の」ような，別の可視的な効果を供するよう構成されることが可能である。
「色を変化させる」という言葉は，とりわけ，「透明な」状態から特定な色へと変化させること，ある色から別の色へと変化させること，又はある色の陰影から同じ色の別の陰影へと変化させることを含むことも理解されたい。
図3は、ディスクの色が時間と共にどう変わるかを示して，光ディスクの劣化の状態の表示を供している。時刻Ｔ＝０では、表示層15は透明で、これによりディスクが優れた状態にあることを表示している。時刻Ｔ＝Ｔ１では、色は僅かに変化し、これによりディスクは僅かに劣化していることを表示している。時刻Ｔ＝Ｔ２では、色は著しく変化し、これによりデータは新しいディスクへなるべく早く移されねばならないことを表示している。この態様にて、表示層15は、予想される寿命に対して光ディスクが劣化している程度の表示を供するよう構成されている。
表示層はUV（紫外）光に対しても反応するよう「調整」されることが出来，UV光はディスク劣化に対する良く知られた別の原因である。例えば表示層15のインキュベーション時間は，表示層中の着色剤を増減することによって調整されることが出来る。一旦ディスクが青色になると，例えば，ユーザはディスク上のデータをバックアップする時であることを知る。ディスクの色が変わったとしても，ディスク上のデータは依然としてアクセス可能である。表示層の長所は，例えば湿度及び温度又はUV光の暴露量の領域別の差を含んではいない製造者からの表示と比較して，ディスクが劣化している時を，ユーザが正確に知ることである。
表示層15は，光ディスクの積層内のどの場所にも置かれ得ることが理解されよう。例えば図4は，表示層15及びラベル層３をポリカーボネート層5が挟んでいることを示している。図5は，ラベル層3に続いて表示層15があり，これに続くポリカーボネート層5を示す。
図6は，表示層15が，接着剤11と混合されている反応型の色素として供されているDVD-ROMを示し，これはプロセスを大変簡単にする。BD用にもこれは可能であるが，しかし光学的な要件はより厳しい。当然ながら，当該反応型の色素はインキュベーション時間より前では透明である。当該反応型の色素は，（DVD用の）ポリカーボネート基板5，13へも混合されることが出来，又はポリカーボネート基板内，若しくは（BD用の）カバーシート内でも混合されることが出来る。
表示層15をもつという概念は，CD，DVD，HDDVD，及びBD（-ROM，-R及び-RW）を含んだ，しかしこれらに限定されてはいない全ての光ディスクフォーマットに適用されることが出来る。上記から見て取れるように，積層中のどこに表示層を置くかに関しては非常に多くのオプションがある。しかしながら，これらのオプションは二つの主要なカテゴリに分けられることが出来る，即ち１）反射鏡の背後に表示要素を置くか，２）反射鏡の前に表示要素を置くかである。表示層を反射鏡の前に置く場合，表示層は接着剤と一体化されることが出来，これはプロセスを大変コスト効率の良いものにする。
様々な反応型の色素及び光退色剤が表示手段として使用できることが当業者によって理解されよう。
例えば，表示層15中の表示手段はロイコ・メチレン青を含んでいる色素を有することが出来，これはリドックス（酸化還元）ベースの滴定で良く知られた表示剤である。このとき，着色のメカニズムは，ロイコ・メチレン青（透明）からメチレン青（青色）への酸化に基づいている。言い換えれば，表示層15としてこの色素を用いることは，酸化すると透明から青色になる反応型の色素を生じることであろう。
図7は，ロイコ・メチレン青（透明）がメチレン青（青色）になる，可逆的な酸化還元プロセスを示している。
好ましくは，表示層15は調整が出来るよう構成されることが可能である。例えば，反応型の色素はSn(II)2-エチル・ヘキサノエートも含有することが出来，これは着色のメカニズムの調整を可能にする。この態様にて，Sn(II)2-エチル・ヘキサノエートのSn(IV)2-エチル・ヘキサノエートへの遷移に関連して，色変換は別の酸化反応によって制御されることが出来る。この後者の変換は，メチレン青の酸化還元の対とは対照的に，平衡反応ではない。Sn(II)2-エチル・ヘキサノエートの酸化のポテンシャルは，ロイコ・メチレン青の酸化のポテンシャルに比べて大変低い。従って，酸化剤（大気，水等からの酸素）の存在下では，全てのSn(II)塩が先ず酸化され，Sn(IV)を形成する。
すべてのSn(II）が消費されたとき、ロイコ・メチレン青の酸化と着色とが開始するであろう。色素層中でのSn(II) 2 エチル・ ヘキサノエートの濃度が，ディスクが青へと変色を開始する前のインキュベーション時間を決めることであろう。このインキュベーション時間は、反応型色素中のSn(II) 2 エチル・ヘキサノエートの量によって制御される事が出来る。ゆえに、色素層中のSn(II) 2 エチル・ ヘキサノエートの含有量を増減することが、ディスクが青に変色を開始する前のインキュベーション時間を、各々増したり又は減じたりすることであろう。
ディスクが青に変色を開始する前のインキュベーション時間を制御する別の態様は、色素を例えば窒化シリコン（Si３N4）又はポリマのような酸素の拡散障壁で覆う事である。拡散障壁として用いることの出来る幾つもの可能な材料がある。拡散障壁を通過する酸素の拡散は、次式で規定されている：
これゆえ、酸素の拡散障壁の付加は、ディスクの着色に対するインキュベーション時間を増大させる。式(1)から見て取れるように、インキュベーション時間は、この態様にて著しく延長されることが出来る。
ディスクが青へと変色を開始する前のインキュベーションを制御する別の態様は、光ディスク中のポリカーボネート基板又はカバーシートの酸素の浸透性を調整することである。ポリカーボネート基板の酸素の浸透性は、同基板を通過する酸素の拡散を決定する。
ディスクの着色が始まる前のインキュベーション時間は，ロイコ・メチレン青（透明）のメチレン青（青色）への酸化に関連している。これゆえ，本発明はポリカーボネート基板の引っかき傷が着色のメカニズムによって検知されることを可能にする長所をもっている。これは何故なら，酸素と湿気とはより容易に引っかき傷，ひび割れ及びディスクの不具合を生じる剥がれた領域へと浸透することが出来るからである。引っかき傷，ひび割れ及び剥がれはディスクのより速い選択的な着色を生じる。
図8を参照すると，時刻T=T0でディスクが新品のときは，経年又は劣化もしておらず，引っかき傷もないので，当該ディスクは完全に透明である。しかしながら時刻T=T1では，引っかき傷又はひび割れに起因してある部分は他の部分よりも多く，ディスクの特定の部分が劣化し始めたことが見てとれる。時刻T=T2では，一般論として，どうやってディスクが劣化したのかばかりではなく，ディスクの破損に起因して，どうやって特定の部分が，例えば81，83，85が（89のような）他の部分よりもひどく劣化したのかが見てとれる。引っかき傷81は引っかき傷87よりも古いことも見てとれる。
上の説明から，本発明は，ディスクの特定の部分が蒙った何らかの破損も含んでディスクの劣化の状態についての表示をユーザに供する便利な態様を提供することが理解されよう。
上で特定した提案された表示手段，ロイコ・メチレン青は，酸素又は水による酸化の跡をたどれるので有用な候補である。環境試験で主要な寿命の問題の一つであることが見出された酸化は，ミラー層を劣化させるので，ディスクの性能にとって重大なリスクである。しかしながら，これが劣化の唯一の原因ではない。ディスクの性能減退を誘起する温度，及びUVの暴露もまた，表示要素はモニタ出来なければならない。暴露があると変色するUVに反応する有機化合物は当業者に知られていよう。温度表示器もまた良く知られているが，しかし本アプリケーションに対しては，何らかの累積値（時間に対する熱暴露の積分値）を測定するモニタが好まれるかも知れない。例えば50度Cで着色した部分へと分解を始める有機分子が，この目的のために使われることが出来る。
上で説明された実施例において，「ディスクの劣化の状態」は，予想される寿命に関してディスクの劣化の状態を伝達するよう意図されていることに留意されたい。言い換えれば，光ディスクに供される表示手段は，光ディスクの劣化を生じる同じファクタに反応し，光ディスクの予想される寿命と同じ割合で物理的な外観を変化させる性質を持っている。
表示手段又は表示層は，添付の請求項の範囲内でありながら，光ディスク内の非常に多くの他の形態で配置され得ることが理解されよう。
上で説明された実施例は本発明を限定するというよりはむしろ，例示している事に留意されるべきで，当業者は添付の請求項の範囲から逸脱することなく沢山の代替の実施例を設計し得ることにも留意されるべきである。「有する」という言葉は，請求項に羅列されている以外の要素の存在又はステップの存在を排除するものではない。
Claims (17)
- データを記憶するためのデータ層と，
光ディスクの劣化の状態に関連して可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段とを有する，データを記憶するための光ディスクであって，前記表示手段は少なくとも部分的に前記データ層を覆うよう構成されており，前記光ディスクの通常の動作に干渉しないよう構成されている，光ディスク。 - 前記表示手段が，前記光ディスクの劣化を生じさせるのと同じ環境要因に反応する化合物を有する，請求項１に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が，前記光ディスクの劣化によって色が変化する，請求項１又は２に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が，ロイコ・メチレン青を含んでいる色素を有する，請求項１ないし３のいずれか一項に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が可視的な外観を変化させるのを開始する前の時間を遅らせるための手段を更に有する，請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が可視的な外観を変化させるのを開始する前の時間を遅らせるための手段がインキュベータ剤を有する，請求項５に記載の光ディスク。
- 前記インキュベータ剤はSn(II)2-エチル・ヘキサノエートを有する，請求項６に記載の光ディスク。
- 前記環境要因が前記表示手段へ到達するのを遅らせるために，前記表示手段が可視的な外観を変化させるのを開始する前の時間を遅らせるための手段が拡散障壁を有する，請求項５に記載の光ディスク。
- 前記拡散障壁が窒化シリコン（Si3N4）又はポリマの障壁を有する，請求項8に記載の光ディスク。
- 前記環境要因が前記表示手段へ到達するのを遅らせるために，前記表示手段が可視的な外観を変化させるのを開始する前の時間を遅らせるための手段が，前記光ディスクのポリカーボネート基板又はカバーシートの酸素の浸透性を調節するための手段を有する，請求項５に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が前記光ディスクの中で表示層として供されている，請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光ディスク。
- 前記表示層が前記データ層の反射側に位置している，請求項１０に記載の光ディスク。
- 前記表示層が前記データ層の非反射側に位置している，請求項１０に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が前記光ディスクのポリカーボネート基板層中，接着層中，又はカバーシート中に供されている，請求項１ないし１３のいずれか一項に記載の光ディスク。
- 前記表示手段が，酸素拡散，湿度，温度及びUV光，又はこれらの何れかの組合せを含んでいる前記環境要因の何れか一つへの暴露によって，可視的な外観を変化させるよう構成されている，請求項１ないし１４のいずれか一項に記載の光ディスク。
- 光ディスクの劣化の状態に関連して可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段を有し，前記表示手段は前記光ディスクの劣化を生じるのと同じ環境要因に反応する化合物を有する，データを記憶するための光ディスク。
- 光ディスクの劣化の状態に関連して可視的な外観を変化させるよう構成された表示手段を供するステップと，
少なくとも部分的に前記データ層を前記表示手段が覆うよう構成し，前記光ディスクの通常の動作に干渉しないように前記表示手段を構成するステップとを有する，データを記憶するためのデータ層を有する光ディスクの劣化の状態を表示する方法。
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