JP4317764B2 - ディスク媒体とその修理方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ビームを用いて、再生もしくは記録および消去のいずれか１つまたは２つ以上の動作を行うディスク媒体に関する。

現在、レーザ光を使うディスク媒体は、書き換え型、ライトワンス型および再生専用型等が民生用やデータのバックアップ用に市販され普及している。これらのディスク媒体の代表的なものとして、光ディスクが挙げられる。光ディスクは、透光性基板と、基板上に形成された情報格納層とを備え、情報の再生もしくは記録、消去を行う場合、ディスクの基板を介して情報格納層へ光ビームを入射するようにしている。

一方、これらの光ディスクではより高密度記録及び再生を目指して次世代型の光ディスクの研究開発が行われ、鋭意実用化が目指されている。
高密度化の一方法として、入射光ビームのスポット径を小さくし、対応する小サイズの記録ビットを記録、再生することが考えられる。ディスク媒体上に入射された光ビームのスポット径は、波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとすると、λ/ＮＡに比例するので、短波長化、高ＮＡ化を図ることによって、ビームスポットの小径化ができる。ここで、ＮＡが大きくなれば焦点深度が浅くなるので、ディスクのチルトの点から従来のように基板側から光ビームの入射を行うのではなく、情報格納層側から直接光ビームを入射させることが必要となってくる。

このように情報格納層側から直接光ビームを入射させる場合には、光ビームを光ディスク上にフォーカスさせるための対物レンズと光ディスク間の距離が短くなるため、対物レンズをスライダ上に設けた浮上型光学ヘッドを用いることが提案されている。浮上型光学ヘッドを用いた場合の模式図を図５に示す。図中、１０１はディスク媒体（光ディスク）、１０２は浮上型光学ヘッドを示す。浮上型光学ヘッド１０２は、対物レンズ１０４を有するスライダ１０５をサスペンション１０３に取り付けた構成になっている。ディスク媒体１０１には、基板上に情報の再生、記録および消去を行う情報格納層が形成されている。光ビーム１０６は図示していない半導体レーザから出射され、浮上型光学ヘッド１０２の対物レンズ１０４にてディスク媒体１０１上に集光される。ディスク媒体１０１から反射された光ビームは、同じ光路を反対に戻り、図示しない再生信号検出系にて検出され、情報が読み出される。

しかしながら、このように浮上型光学ヘッドを用いた場合、浮上型光学ヘッドとディスク媒体の間隔は、数μｍ以下となるため、浮上型光学ヘッドとディスク媒体が接触しディスク媒体を傷つけたり、浮上型光学ヘッドを破損したりする危険性が有る。例えば、浮上型光学ヘッドに傷がつくと、浮上が不安定になったり、ディスク媒体へ集光することができなくなり、情報の再生や記録を行うことが不可能になる。またディスク媒体が損傷した場合、傷ついた部分の情報が破壊される危険性がある。

このため、例えば、特許文献１に見られるように、ディスク媒体に潤滑層と保護層とを設け、ディスク媒体および浮上型光学ヘッドを保護するためにお互いの潤滑特性、耐磨耗特性を向上させることが検討されている。
特開２００１−２５６６６８号公報

ここでもし浮上型光学ヘッドが破損した場合は、新しいヘッドに交換することが可能である。しかしながら、ディスク媒体が損傷した場合には、保護層によって情報層の情報の破壊を防止できても、保護層に一旦傷がはいってしまうと、この傷によって浮上型光学ヘッドの浮上が不安定になったり、もっと大きな損傷が有った場合には浮上できなくなる。
また、浮上ヘッドを用いた場合に限らず、何らかの要因でディスク媒体の光入射面側に傷ついてしまうと、光が情報格納層まで到達しなくなったり、所定の場所に集光できなくなるため、このディスク媒体を使用することが不可能になる。

この発明は、光を用いて情報の再生と記録と消去の少なくとも１つを行うディスク媒体において、ディスク状基板と、その基板表面に形成された情報格納層と、情報格納層の上に積層され溶剤の溶解作用によって剥離可能な透光性樹脂層を備えるディスク媒体を提供するものである。

この発明は、別の観点から、ディスク状基板の表面に形成された情報格納層に透光性樹脂層を積層したディスク媒体において、溶媒の溶解作用を用いてディスク状基板から透光性樹脂層を剥離する工程と、ディスク状基板上に透光性樹脂を塗布して硬化させ新しい透光性樹脂層を形成する工程とを備えるディスク媒体の修理方法を提供するものである。

この発明によれば、ディスク媒体に傷が付いた場合に、コート層をディスク状基板から剥離し、ディスク状基板上に再びコート層を含む必要な層を形成することによりディスク媒体を補修して再利用することができる。

この発明によるディスク媒体は、光を用いて情報の再生と記録と消去の少なくとも１つを行うディスク媒体において、ディスク状基板と、その基板表面に形成された情報格納層と、情報格納層の上に積層された剥離可能な透光性のコート層および透光性の保護層を備えることを特徴とする。
保護層がコート層の上に形成されるものであってもよいし、コート層が保護層の上に形成されるものであってもよい。

この発明のディスク媒体に対して情報の再生、記録又は消去を行う場合には、保護層側から光ビームを照射することができる。ディスク状基板は、例えば、１２ｃｍの直径と、１．２ｍｍの厚さを有し、中心部にディスク媒体回転用のスピンドルにチャックリングするための穴を有する。
また、ディスク状基板は、例えば、ポリカーボネート樹脂やポリオレフィン系樹脂を用いて形成できる。

情報格納層は、例えば、基板上にＡ１ＴｉやＡ１Ｔｉ等で形成される反射層、反射層の上にＳｉＮやＡｌＮ等で形成される第１透明誘電体層、その上にＴｂＦｅＣｏで形成される磁性層、その上にＳｉＮやＡ１Ｎ等で形成される第２透明誘電体層により構成される。

剥離可能なコート層とは、溶剤，熱および超音波の少なくとも１つを用いて剥離可能な透光性を有する層である。この層は、例えば、市販のアクリル系ＵＶ硬化樹脂をスピンコート法により情報格納層又は保護上に塗布し、紫外線照射により硬化させることにより形成できる。

また、アクリル系ＵＶ硬化樹脂で形成されたコート層に、溶剤として、エタノール又はイソプロピルアルコールを滴下して含浸させると、コート層はその上の層と共に、下の層からきれいに剥離することができる。
この場合、溶剤を蒸発しない程度に予め暖めておくと、さらに円滑に剥離できる。
また、ディスク媒体を溶剤に浸漬し、超音波を印加することによっても、容易にコート層を剥離できる。

コート層の上又は下に形成される保護層は、例えば、市販の硬質性ＵＶ硬化樹脂を用いてコート層と同様の方法で形成できる。
なお、保護層は、浮上型ヘッドの接触による傷を防止するため、その硬度がＨ以上であることが望ましい。

情報格納層とコート層との間に介在し情報格納層を保護するための透光性のカバー層をさらに備えることが好ましい。
カバー層の存在により、ディスク媒体の使用時に情報格納層が外傷からさらに強固に保護されると共に、コート層の剥離時に情報格納層が守られる。
カバー層は、保護層と同様の材料と方法を用いて形成することができる。

なお、コート層とその上の保護層とをスピンコート法を用いて形成する場合には、コート層と保護層がディスク状基板と同心の円形帯状領域に重ねて形成され、コート層の内周エッジが保護層の内周エッジから基板の中心の方向へ露出してなることが好ましい。つまり、保護層の形成時にコート層の内周エッジよりも基板外周側へ寄った位置から外周の方向へ保護層材料を塗布することが好ましい。

それは、保護層材料がコート層の内周エッジよりも基板中心側から塗布されると、コート層の内周エッジ部で保護層材料の塗布ムラが生じ、浮上型光学ヘッドの浮上を不安定にするからである。その逆の場合もまた同様である。
また、カバー層とコート層をスピンコート法を用いて形成する場合には、カバー層はディスク基板と同心の円形帯状領域に形成され、同様の理由によりカバー層の内周エッジがコート層の内周エッジから基板の中心の方向へ露出してなることが好ましい。

コート層の厚さは対物レンズを含めた光学系の設計によってよって決定されるものであり、１〜２５μm程度である。また保護層およびカバー層は、厚さが合わせて１〜５ｎｍであることが好ましい。厚さを１〜５ｎｍにすれば、光ビームのディスク媒体に対する集光特性を損なうことがない。

以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する。これによってこの発明が限定されるものではない。
第１実施例
本発明に係るディスク媒体の第１実施例について図１および図２に基づいて説明する。本実施例では、ディスク媒体として、光磁気記録方式による光ディスクを用いている。

図１は膜面側（情報格納層側）から光を入射し、再生もしくは記録および消去を行う光ディスクを用いた記録再生装置の模式図である。図中、１は本発明に係る光ディスクを表し、２は光ディスクに入射する光を集光させる浮上型光学ヘッドを表す。浮上型光学ヘッド２は、板バネからなるサスペンション３にスライダ５が取り付けられた構成になっている。スライダ５には光ディスク１に入射光６を集光させる対物レンズ４が形成されている。また浮上型光学ヘッド２は、光ディスクが所定の線速で回転すると、浮上圧によって光ディスクと一定の間隔で浮上する。このため線速が一定であれば、浮上量も一定になるため、予め入射光の焦点距離と浮上量を同一になるように設計しておくことにより、光ディスク上に焦点を合わせることができる。

図２は、光ディスク１の構成を示した部分断面図である。図２では、浮上型光学ヘッド２を省略しているが、入射光は図中、上部（矢印Ａ方向）から光ディスク１に照射される。また図中、７は円盤状の基板、８は基板７上に形成され情報の再生、記録及び消去を行う情報格納層、９は情報格納層８の上に形成され光入射面の傷を保護し、かつ、少なくとも１回以上剥離と形成が可能な透光性のコート層、１０はコート層９の上に形成される透光性の保護層である。
次に、本発明に係る光ディスクの作製方法について説明する。

図２に示す情報格納層８はスパッタ法を用いて形成される。ポリカーボネート樹脂からなる円盤状の基板７上にＡｌＴｉやＡｌＴｉ等の反射層、ＳｉＮやＡｌＮ等からなる第一透明誘電体層、ＴｂＦｅＣｏからなる磁性層、ＳｉＮやＡｌＮ等からなる第二透明誘電体層の順に成膜されて情報格納層８が基板７と同心に円形帯状に形成される。すなわち、情報格納層８は、光入射面側から見た場合、ＳｉＮやＡｌＮ等からなる第二透明誘電体層、ＴｂＦｅＣｏからなる磁性層、ＳｉＮやＡｌＮ等からなる第一透明誘電体層、ＡｌＴｉやＡｌＴｉ等の反射層から構成されている。なお、磁性層を複数の磁性層で構成することにより、磁性層にＭＳＲ効果や磁区拡大効果を持たせても良い。

情報格納層８を成膜後、アクリル系ＵＶ硬化樹脂をスピンコートによって情報格納層８を覆うように塗布し、紫外線を照射して硬化することにより円形帯状のコート層９を形成する。この時、コート層９の膜厚はスピンコート時の回転数によって制御できる。アクリル系ＵＶ硬化樹脂の粘度は、１０００ｃｐｓ程度と粘度が比較的高く、膜厚を広範囲で制御できる。その膜厚は、対物レンズ４を含めた光学系の設計によってよって決定され、１〜２５μｍ程度が適当である。例えばＮＡ＝０．８５、波長４０５ｎｍの場合、コート層９を１５μｍの厚さとして光学系を設計することができる。

コート層９を形成後、硬質性ＵＶ硬化樹脂をスピンコート法によって塗布し、紫外線を照射し硬化することによって円形帯状の保護層１０を形成する。硬質性ＵＶ樹脂であれば、硬度Ｈ以上の硬さが得られるので、浮上型ヘッドの接触等による外傷を防止することが可能となる。またこの樹脂にＳｉオイル系樹脂を混入することで保護層１０の潤滑性を改善することも可能である。保護層１０の膜厚もスピンコート時の回転数によって制御できる。ただし、硬質性ＵＶ硬化樹脂の粘度は５０ｃｐｓ程度と低いためそれほど広範囲で膜厚を制御することはできない。また、入射光の焦点距離に合わせてコート層９の膜厚を決定しているので、保護層１０の存在によって焦点距離が変化して入射光を光ディスク１上に集光できなくならないようにするため、保護層１０の膜厚は、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が望ましい。

また、保護層１０は、基板７と同心に円形帯状に形成されたコート層９の内周エッジよりも外周エッジへ寄った位置から塗布を始めることが望ましい。スピンコート法は、回転する基板７にアクリル系ＵＶ硬化樹脂もしくは硬質性ＵＶ硬化樹脂を滴下し、遠心力によって外周側に向かってコートするコート方法である。従って、保護層１０をコート層９の内周エッジより基板中心へ寄った位置から塗布すると、先に形成されたコート層９の内周エッジを超えてコートすることになり、コート層９の内周エッジ近傍で保護層１０の塗布ムラが発生する。このような塗布ムラは、浮上型光学ヘッドの浮上が不安定になる要因になる。このため塗布ムラを抑制するために保護層１０は、コート層９の内周エッジよりも外周側から塗布することが望ましい。
このように形成した光ディスク１の表面に、情報格納層８にまで到達しない程度の深さでこすり傷をつけた。この場合、その傷のため、浮上型光学ヘッドが満足に浮上しないことが確認された。

ここで、こすり傷のついたディスク媒体のコート層９の内周エッジからエタノールを滴下し、しばらく放置後、基板７からコート層９と保護層１０を部分的に剥離した。剥離後、剥離部分の光ディスク１の表面つまり、情報格納層８の表面を観察し表面の汚れや傷をチェックしたところ、特に問題は無かった。そこで、光ディスク１の全面に渡って同様の作業を繰り返しコート層９と保護層１０の剥離を行い、剥離後、再度コート層９と保護層１０を上述した手順で再度塗布した。塗布後、光ディスク１をディスク駆動用スピンドルにチャックングし、所定線速（５ｍ／ｓ）で浮上型光学ヘッドを浮上させたところ、安定した浮上特性が得られた。

以上のように、これまでは、コート層のようにＵＶ硬化樹脂を塗布して形成した層は、剥離することが不可能であったが、本発明によれば、エタノールを滴下することにより、その密着性を弱めて剥離することが可能となった。その結果、ディスク媒体表面に傷が付いた場合でも、コート層を剥離することにより同時に保護層も剥離でき、さらに再度コート層と保護層を形成することができる。このため、ディスク媒体表面が傷付いた場合でも、上記のように繰り返しコート層と保護層が形成できるので、ディスク媒体を再利用することが可能となる。また、この実施例では剥離時にエタノールを用いたが、イソプロピルアルコールを利用しても同様に剥離することができる。

また、蒸発しない程度の５０℃に暖めたエタノールを滴下することによって、さらに容易にコート層９と保護層１０を剥離することができた。これは、熱によって密着性がより弱くなったためと考えられる。
さらに、ディスクをエタノール中に浸し、超音波を印加することによっても容易にコート層９と保護層１０を剥離することができた。これも超音波によって密着性が劣化するためと考えられる。

なお、この実施例では、ポリカーボネート樹脂基板を用いたが、それ以外にもポリオレフィン系樹脂の基板を用いてコート層の剥離を行った。その結果、ポリオレフィン系基板は、ポリカーボネート基板と比較してアクリル系ＵＶ硬化樹脂との密着性が弱くなり、さらに剥離を容易に行うことができた。
また、この実施例では、繰り返し剥離、形成できるコート層９の材料としてアクリル系ＵＶ硬化樹脂を、保護層１０の材料として硬質性ＵＶ硬化樹脂をそれぞれ用いたが、コート層の膜厚や材料もしくは、保護層の膜厚や材料はこの実施例に限定されるものではない。

第２実施例
本発明に係るディスク媒体の第２実施例について図３に基づいて説明する。本実施例でも、第１実施例と同様にディスク媒体として、光磁気記録方式による光ディスク１ａを用いている。
本実施例は、第１実施例と同様に基板７の上に情報格納層８を形成後、新たにスピンコート法にて基板７と同心に円形帯状のカバー層１１を形成したものである。カバー層１１は、保護層１０と同じ硬質性ＵＶ硬化樹脂からなっている。カバー層１１を形成後は、実施例1と同様にコート層９および保護層１０をスピンコート法で塗布する。コート層９の塗布時には、カバー層１１の内周エッジにかからないように内周エッジよりも外周側から塗布する。また、カバー層１１の膜厚としては、カバー層によって焦点距離が変化して入射光が光ディスク１ａ上に集光できなくならないようにするため、好ましくは５ｎｍ以下が良く、保護層１０の膜厚と合わせて１ｎｍ以上５ｎｍ以下が望ましい。コート層９の膜厚は、第１実施例と同様に対物レンズ４を含めた光学系の設計によってよって決定されるものであり、１〜２５μｍ程度である。例えばＮＡ＝０．８５、波長４０５ｎｍの場合、１５μｍの厚さで光学系を設計することができる。
また、保護層１０は、第１実施例と同様にコート層９の内周エッジにかからないようにコート層９の内周エッジよりも外周側から塗布を行う。

このように形成した光ディスク１ａの表面に、第１実施例と同様に情報格納層８にまで到達しない程度の深さでこすり傷をつけ、コート層９の内周側のエッジ部からエタノールを滴下し、しばらく放置後、コート層９と保護層１０を部分的に剥離した。その結果、カバー層１１に影響を与えることなく、コート層９と保護層１０のみを剥離することができた。また、カバー層１１の表面を観察し表面の汚れや傷をチェックしたところ、特に問題は無かった。そこで、第１実施例と同様に光ディスク１ａの全面のコート層９と保護層１０の剥離を行い、剥離後、再度コート層９と保護層１０を上述した手順で塗布した。続けて第１実施例と同様に所定線速（５ｍ／ｓ）で浮上型光学ヘッドの浮上安定性を調べたところ、安定した浮上特性が得られた。

本実施例によれば、新たに硬質性ＵＶ硬化樹脂からなるカバー層１１を形成したので、情報格納層８の光入射面の傷を保護できるとともに、コート層９の剥離後、カバー層１１により情報格納層８がむき出しにならないので、情報格納層８の保護を強固にすることができる。
また、カバー層１１の膜厚や材料は本実施例に限定されるものではない。

第3実施例
本発明に係るディスク媒体の第3実施例について図４に基づいて説明する。本実施例でも、ディスク媒体として光磁気記録方式による光ディスク１ｂを用いている。
本実施例は第1実施例における保護層１０を形成後、コート層９を形成したものである。
本実施例では、情報格納層８を形成後、実施例１と同様の方法でまず保護層１０を形成し、続けてコート層９を形成した。
本実施例において、保護層１０の膜厚としては、保護層１０よって焦点距離が変化して入射光が光ディスク１ｂ上に集光できなくならないようにするため、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が望ましい。コート層９の膜厚は、第１実施例と同様に対物レンズ４を含めた光学系の設計によってよって決定されるものであり、１〜２５μｍ程度である。例えばＮＡ＝０．８５、波長４０５ｎｍの場合、１５μｍの厚さで光学系を設計することができる。
また、コート層９は、保護層１０の内周エッジにかからないように保護層１０の内周エッジよりも外周側から塗布を行う。
このように作製した形成した光ディスク１ｂを用いて浮上型光学ヘッドが浮上することを確認し、実施例１と同様にコート層９を剥離した。剥離後、再度スピンコート法を用いてコート層９を塗布し、再度浮上型光学ヘッドの浮上安定性を確認したところ、安定した浮上特性が得られた。
本実施例によれば、コート層９を剥離しても、保護層１０によって情報格納層８がむき出しにならないので、第２実施例より簡単な構成で情報格納層８を保護することができる。
第１〜第３実施例において、コート層および保護層、もしくはカバー層、コート層および保護層を形成後、さらに多層化することも可能である。

例えば、保護層を形成後、摩擦係数の小さい潤滑層を形成し浮上型光学ヘッドがディスク媒体に接触した場合の損傷を軽減させることも可能である。
さらに例えば情報格納層の上にコート層のみを形成し、このコート層を繰り返し剥離、形成することも可能である。この場合は、1層のみのため製造工程が簡略になるという効果を有する。

第１〜第３実施例では、スピンコート法により、保護層、コート層及びカバー層を形成したが、ディスク表面の膜厚分布を制御できるものであればスピンコート法に限られるものではない。また、コート層の膜厚を１５μmとしたが、本膜厚は特に１５μmに限られるものでなく、対物レンズを含めた光学系の設計によって決められるもので、例えば、０．１ｍｍの厚さも可能である。

これらの実施の形態では、浮上型光学ヘッドを用いた場合について記述したが、特に浮上ヘッドを用いた場合に限られるものではなく、損傷を受けるようなすべてのディスク媒体に、利用できるものである。
また、保護層、コート層およびカバー層の剥離方法として、溶剤、熱、超音波を用いたが、情報格納層を破損させず、さらにディスク表面に汚れや傷を発生させない方法であれば、これらの方法に限られるものではない。

また、光磁気記録方式による書き換え型の光ディスクを例にとって述べたが、再生専用およびワンスライト型の光ディスクにも応用できる。
さらに近年、磁気ディスクにおいて、光による熱アシストを行なって高密度化を行う光アシスト磁気記録ディスクの研究が行われている。このような光アシスト磁気記録ディスクにおいても、光入射面側が損傷を受けると、所定の場所に集光できなくなる。また磁気ヘッドの浮上面側が損傷を受けると、磁気ヘッドの浮上特性に影響する。そこで、本発明に係る保護層と少なくとも１回以上剥離、形成できるコート層を形成することによって、光アシスト磁気記録ディスクを繰り返し使用することが可能となる。

本発明の第１実施例に係るディスク媒体を用いた記録再生装置を示す模式図である。 本発明の第１実施例に係るディスク媒体を示す部分断面図である。 本発明の第２実施例に係るディスク媒体を示す部分断面図である。 本発明の第３実施例に係るディスク媒体を示す部分断面図である。 従来のディスク媒体を用いた記録再生装置を示す模式図である。

符号の説明

１ ディスク媒体
２ 浮上型光学ヘッド
３ サスペンション
４ 対物レンズ
５ スライダ
６ 光ビーム
７ 基板
８ 情報格納層
９ コート層
１０ 保護層
１１ カバー層

Claims (8)

1. 光を用いて情報の再生と記録と消去の少なくとも１つを行うディスク媒体において、ディスク状基板と、その基板表面に形成された情報格納層と、情報格納層の上に積層され溶剤の溶解作用によって剥離可能な透光性樹脂層を備えるディスク媒体。
2. ディスク状基板がポリオレフィン系樹脂からなる請求項１に記載のディスク媒体。
3. ディスク状基板の表面に形成された情報格納層に透光性樹脂層を積層した請求項１又は２に記載のディスク媒体において、溶媒の溶解作用を用いてディスク状基板から透光性樹脂層を剥離する工程と、ディスク状基板上に透光性樹脂を塗布して硬化させ新しい透光性樹脂層を形成する工程とを備えるディスク媒体の修理方法。
4. 透光性樹脂層を剥離する工程が、ディスク媒体に溶剤を滴下して透光性樹脂層の密着性を弱めた後に剥離を行う工程からなる請求項３記載の修理方法。
5. 透光性樹脂層を剥離する工程が、ディスク媒体を溶剤に浸漬し、溶剤に超音波を印加する工程からなる請求項３記載の修理方法。
6. 透光性樹脂層を塗布する工程が、スピンコート法によって行われる請求項３記載の修理方法。
7. 滴下される溶剤が予め常温以上の蒸発しない温度に加熱されている請求項４記載の修理方法。
8. 透光性樹脂がアクリル系ＵＶ硬化樹脂であり、溶剤がエタノール又は
   イソプロピルアルコールである請求項３〜７のいずれか１つに記載の修理方法。

Images