JP4235215B2 - 光ディスク基板、光ディスク - Google Patents

Description

本発明は、そのようなディスク基板を含む、光ディスク基板と光ディスクに関する。

光ディスクは、例えば、イメージ、コンピュータのデジタルイメージ、テキストのような、異なる形式を有するデータを蓄積でき、従って、光ディスクは、新世代の光ストレージ媒体の中で最も便利なストレージ媒体である。加えて、光ディスクは、ライブラリのアーカイブ、データバックアップ、電子印刷、イメージデータストレージ、個人医療記録管理を含む多くの分野に適用される。一般に、読み／書き特性に従って分類される、複数の光ディスクの型式が利用可能であり、とりわけ、全型式とも何回も読み取られ、いくつかは読み取りのみであって、いくつかは１回だけ書き込まれ、他は何回でも書き込みされる。本発明は、そのような全ての型式に適用可能である。

図１Ａは、従来の光ディスク１を上から見た図である。光ディスク１は環状で、円の内側上の支持部１１と円の外側上の記録部１２に分割される。図１Ｂは、光ディスク１の詳細な構造を図解し、光ディスク１は、基板１４、塗料層１５、補正シート１６を含む。塗料層１５は記録層１５１、反射層１５２、保護層１５３を含み、これらは記録部１２を形成するために基板１４上に順次積み重ねられている。補正シート１６と基板１４は、光ディスク１を形成するために互いに結合されている。基板１４は厚さ０．６ｍｍであり、補正シート１６もまた厚さ０．６ｍｍであって、これにより、光ディスク１の支持部１１は、光ディスクドライブにより押さえつけられるように、厚さ１．２ｍｍである。

しかしながら、光ディスクを製造するときには、多数の問題が持ち上がる。以下は、採番した最重要課題である。

I）反り
レーザービームの投射角度が一定であるように、ディスクは平坦である必要がある。反った光ディスクを回転させると、読み／書きの誤り又は不可を生む、不規則で予測のできない反射ビームの散乱が生じる。さらに、ディスクは、正常に利用されている間、回転数の範囲内において平坦を保たなくてはならない。

II）双屈折
双屈折は、光ディスクを形成する可塑性材料を用いる製造過程において、供給される圧力によって生じる光の歪みとして定義される。製造者は、双屈折を測定し、形成されたディスクが仕様の範囲内であることを保証しなければならない。それを怠った場合、誤差率が高く受容できないディスクが生産される。

III）材料と生産コスト
材料コストは、製品の生産において利用される材料が少なければ、減少することが明らかであり、更に、生産過程と製品自体の複雑性を単純化すれば、製品を生産するコストも減少する。このため、そのような光ディスクの生産数が重大な意味を与える。

IV）空中の塵／埃の粒子
光ディスクは、通常の家庭環境において機能を果たす必要がある、代表的なコンシューマ製品である。空中の塵／埃の粒子の存在は、そのような光ディスクを読み／書きするときに、より高い誤差を割り当てる。

V）共振又は振動効果
光ディスクが回転するとき、レーザービームの投射角度がばらつくと共振又は振動効果が発生する可能性があり、それにより、読み／書きの誤りや不可を生ずる、不規則で予測のできない反射ビームの散乱が生じる。

最適な方法でこれらの課題を解決することが、当発明の目的である。

本発明は、以下の方法にて前述の課題を解決する。

当発明に従った光ディスクは、中心の開口部と、その開口部を同心状に取り囲むクランプ部と、を有する光ディスク基板からなる。さらに、この光ディスク基板には、クランプ部を同心状に取り囲むように情報記録部が設けられている。本発明の光ディスクでは、データを記録するための記録層が、光ディスク基板の情報記録部の表面上に形成されている。クランプ部の厚さは、光ディスク基板の他の部分の厚さよりも大きいため、光ディスク基板は、平坦な基板表面にクランプ部が突き出た凸形状を有する。クランプ部のうちで情報記録部よりも高く突き出た部分である「突出部」は、その外周に複数の押込部が形成されており、歯形を有している。各歯形は、突出部の上面から情報記録部の表面に至る傾斜面をそれぞれ有する。本発明の基礎を形成するのは、複数の押込部の存在である。

歯形を形成するための複数の押込部が設けられていることにより、射出過程とその後の冷却過程から生じる光ディスクの内部応力は、より低下する。これにより、複屈折はより低下する。また、押込部によって形成された歯形の’補強’効果により、とりわけ光ディスクの回転速度が高い場合における光ディスクの反りが低減される。さらに、突出部に押込部が設けられていることにより、単なる円盤状の突出部を形成する場合に比して、突出部の形成に必要とする材料を削減できる。加えて、一体成形された構造によれば互いの表面を結合する必要がないため、光ディスクの製造過程が単純化するとともに、剛性を向上できる。さらに、突出部の歯形に傾斜面が設けられていることで、可塑性材料を均一に充填して射出成形できるため射出成形過程はより簡単になり、突出部と光ディスク基板との境界における「ばり」がなくなる。押込部を有するクランプ部が回転されることにより、情報記録部に平行な空気流と、それを横切る空気流と、が発生する。そのため、情報記録部上に塵／埃粒子が付着することを極力抑制できる。また、これらの空気流により、光ディスクの共振／振動の確率を減少させる制動因子が増加する。このような共振／振動は、レーザービームの軌道や焦点に悪影響を及ぼすものである。

様々なパラメータの最適な値と、請求項に詳細に記載した特別な特性の好ましい値を構成するこれらの値を決定するために、実験的研究が広く行われている。

本発明の適用の最終結果は、より良好な製品がより低いコストで生産されることと、品質管理段階において拒絶されるディスクの数を有効に減ずることである。

本発明の好ましい実施形態に従った光ディスク基板と光ディスクを、一致する要素には同じ参照番号で表した図を参照して、以下に記載する。

図２Ａ、２Ｂに示すように、本発明の好ましい実施形態に従った光ディスク基板２は、環状基板２１と突出部２２とを備える。環状基板２１は、内周側にクランプ部２１１を備え、外周側に情報記録部２１２を備える。情報記録部２１２は、記録面２１２ａを有し、記録面２１２ａの上には後述する塗布層が形成される。突出部２２は、環状基板２１上のクランプ部２１１が配置された領域に重ねられており、自己の上部にクランプ面２２ａを有する。環状基板２１のクランプ部２１１に突出部２２を重ねた厚さは、０．６６ｍｍから１．６ｍｍの間に達する。これにより、光ディスクが光ディスクドライブに置かれたとき、読取／書込動作のために光ディスクドライブがクランプ面２２ａを押さえることが可能となる。
一方、環状基板２１の情報記録部２１２の厚さは０．５５ｍｍから０．６５ｍｍの間である。このため、突出部２２上部のクランプ面２２ａと情報記録部２１２の記録面２１２ａとは共平面（coplanar）上に位置しておらず、クランプ面２２ａが位置する平面Ｐ１は、記録面２１２ａが位置する平面Ｐ２と異なる。２つの平面は、図２Ｂに示すように、環状基板の同一の側面に設けることが可能である。また、２つの平面は、図２Ｃに示すように、環状基板の異なる側面にそれぞれ設けることも可能である。
加えて、突出部２２の形状を外周に歯形を有する歯車状または花弁状とするために、突出部２２の外周には複数の押込部２２１が形成されている。環状基板２１と突出部２２とを一体に成形できることは特記すべきことであり、例えば、射出成形により、又は、一体成形することで互いに結合されて組み立てられることが好ましい。環状基板２１の直径は７０ｍｍから９０ｍｍの間であり、８０ｍｍであるのが好ましく、又は、１１０ｍｍから１３０ｍｍの間であって、１２０ｍｍであるのが好ましい。また、他の寸法を選択することもできる。

本発明の実施形態に従った光ディスク基板２は、図２Ｂに例示するように、クランプ面２２ａが位置する平面Ｐ１から記録面２１２ａが位置する平面Ｐ２に至る傾斜面２２２をさらに有する。この傾斜面２２２は、突出部２２の外周と記録部２１２との境界に位置する。

図３、４は、本発明の好ましい実施形態に従った２つの光ディスク３、４を、それぞれ図解する。光ディスク３、４は、それぞれ光ディスク基板２と塗料層３５、４５を含む。光ディスク基板２の構造特性は、前述した通りであるので、ここでは記載を省略し、塗料層３５はデータを記録するための記録面２１２ａ上に形成される。異なる性質の塗料層３５、４５を有する異なる光ディスクは、異なった適用に利用される。例えば、図３に示す塗料層３５は、記録層３５１、反射層３５２、保護層３５３を、記録面２１２ａ上に順次積み重ねることにより形成され、記録層３５１は染料から成り、反射層３５２は金属材料から成る。図４に示す塗料層４５は、第１の誘電体の層４５１、記録層４５２、第２の誘電体の層４５３、絶縁体の層４５４、反射層４５５、保護層４５６を、記録面２１２ａ上に順次積み重ねることにより形成され、第１の誘電体の層４５１と第２の誘電体の層４５３は低誘電の一定材料からなり、記録層４５２（位相変更層）は上部と下部に分離した層の合金材料から成り、絶縁層４５４は金属又は非金属材料からなり、反射層４５５は金属材料から成る。光ディスク４は、位相変更を行う型式の光ディスクから生成される。

光ディスク基板３、４は光ディスクの異なる範疇に属する。本発明は、そのような範疇の制限なしに適用され、両面光ディスク、２層光ディスク、両面２層光ディスク（つまり、４つの記録面）を含む。

更に、反りに対する剛性（rigidity）及び抵抗の構造に関する条件を満たすことで、本発明の光ディスク基板及び光ディスクは、より良好な光学特性をも有する。図５Ａは、押込部２２１が設けられていない従来の光ディスクの相対２重屈折率（複屈折）の光学特性図であり、図５Ｂは、本発明の光ディスクの相対２重屈折率の光学特性図である。図５Ａに例示する半径が２２．８ｍｍ、４０．０ｍｍ、５７．３ｍｍである従来の光ディスクにおける相対２重屈折率の平均値は、それぞれ７４ｎｍ、１０ｎｍ、−２５ｎｍである。一方、図５Ｂに例示する同一の半径を有する本発明の光ディスクにおける相対２重屈折率の平均値は、それぞれ−１９ｎｍ、−８ｎｍ、−２４ｎｍであり、従来の光ディスクに比して小さいため、本発明の光ディスクは従来の光ディスクよりも良好な光学特性を有する。

本発明の光ディスク基板と光ディスクによれば、突出部と光ディスク基板上のクランプ部とを重ねた厚さは、光ディスクドライブが直接押さえることができる程度に十分大きいため、光ディスクの厚さを増すための補正シートは不要である。また、環状基板よりも厚さが大きいクランプ部を設けることにより光ディスク基板の剛性（rigidity）が向上し、環状基板の反りが抑制される。これにより、より簡単に光ディスク基板を製造でき、降伏をより高くできる。
歯形を形成するための押込部が突出部に設けられていることにより、光ディスク基板を製造する際の材料が低減される一方、光ディスク基板の剛性は維持される。また、塑性過程によって光ディスク基板をより均質に製造できることで光ディスク基板の内部応力がさらに低減されるうえに、光ディスク基板はより良好な光学特性を有する。
更に、突出部の外周上に傾斜面が設けられていることで、射出成形過程において可塑性材料をより均一に金型へ充填することが可能になる。そのため、品質管理段階で拒絶される製品の排出が抑制されるとともに、生産コストがさらに削減される。

一般の光ディスクを上から見た図である。 一般の光ディスクの断面図である。 本発明の好ましい実施形態に従った光ディスク基板を、上から見た図である。 本発明の好ましい実施形態に従った光ディスク基板の断面図である。 本発明の他の好ましい実施形態に従った光ディスク基板の断面図である。 本発明の好ましい実施形態に従った光ディスクの断面図である。 本発明の他の好ましい実施形態に従った光ディスクの断面図である。 従来の光ディスクの、相対２重屈折指標（双屈折）の光学特性を示す図である。 本発明の好ましい実施形態に従った光ディスクの、相対２重屈折指標（双屈折）の光学特性を示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光ディスク基板
３ 光ディスク
４ 光ディスク
１１ 支持部
１２ 記録部
１４ 基板
１５ 塗布層
１５１ 記録層
１５２ 反射層
１５３ 保護層
１６ 補正シート
２１ 環状基板
２１１ クランプ部
２１２ 情報記録部
２１２ａ 記録面
２２ 突出部
２２１ 押込部
２２２ 傾斜面
２２ａ クランプ面
Ｐ１ 平面
Ｐ２ 平面
３５ 塗料層
３５１ 記録層
３５２ 反射層
３５３ 保護層
４５ 塗料層
４５１ 第１の誘電体の層
４５２ 記録層
４５３ 第２の誘電体の層
４５４ 絶縁体の層
４５５ 反射層
４５６ 保護層

Claims (10)

1. 中心の開口部と、
   同心状に前記開口部を取り囲むクランプ部（２２）と、
   同心状に前記クランプ部（２２）を取り囲む情報記録部（２１２）と、を備え、
   前記クランプ部（２２）は前記情報記録部（２１２）よりも厚さが大きく、
   前記クランプ部（２２）のうちで前記情報記録部（２１２）よりも高く突き出た部分である突出部は、その外周に複数の押込部（２２１）が形成されており、歯形を有する、
   ことを特徴とする光ディスク基板（２）。
2. 前記突出部の上面と、前記情報記録部（２１２）が設けられた光ディスク基板（２）の各側面とは、互いにほぼ平行な平面状にそれぞれ形成されており、
   前記突出部が自己の外周に有する各歯形は、前記突出部の上面から前記光ディスク基板（２）の少なくとも１つの側面に至る傾斜面（２２２）をそれぞれ有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光ディスク基板（２）。
3. 前記押込部（２２１）の数が４以上である、ことを特徴とする請求項２に記載の光ディスク基板（２）。
4. 前記歯形が有する傾斜面（２２２）と前記光ディスク基板（２）との境界から、該傾斜面（２２２）と前記突出部の上面との境界を見たときの仰角は２０°から６０°の間であり、３０°であることが好ましく、該傾斜面（２２２）と前記光ディスク基板（２）の表面とが成す角度が、１５０°であることが好ましい、ことを特徴とする請求項３に記載の光ディスク基板（２）。
5. 前記歯形を有する突出部は、歯車状又は花弁状に成形されている、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基板（２）。
6. 前記クランプ部（２２）の厚さは、前記情報記録部（２１２）の厚さの２倍である、ことを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光ディスク基板（２）。
7. 前記突出部と、該突出部を除く前記光ディスク基板（２）の残りの部分とが、一体成形されている、ことを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光ディスク基板（２）。
8. 前記突出部が、前記情報記録部（２１２）が設けられている一側面、又は、該一側面と反対の側面である他側面、のいずれかに設けられている、ことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ディスク基板（２）。
9. 両側面にそれぞれ前記情報記録部（２１２、２１２ａ）を有し、各側面に該情報記録部（２１２、２１２ａ）よりも高く突き出た前記突出部をそれぞれ備える、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光ディスク基板（２）。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光ディスク基板（２）と、前記光ディスク基板が有する情報記録部（２１２）の表面上に形成されたデータ記録用の記録層（３５、４５）と、を備えることを特徴とする光ディスク（３、４）。

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