JPS6254856A - エア−サンドイツチ型情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、エアーサンドイッチ構造を有する情報記録媒
体に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、高エ
ネルギー密度のレーザービームを用いて情報の書き込み
および／または読み取りができるエアーサンドイッチ型
情報記録媒体に関するものである。

［発明の技術的背景および先行技術］ 近年において、レーザー光等の高エネルギー密度のビー
ムを用いる情報記録媒体が開発され、実用化されている
。この情報記録媒体は光ディスクと称され、ビデオ・デ
ィスク、オーディオ・ディスク、さらには大容量静止画
像ファイルおよび大容量コンピュータ用ディスク・メモ
リーとして使用されうるちのである。

光ディスクは、基本構造としてプラスチック、ガラス等
からなる円盤状の透明基板と、この上に設けられたＢｉ
、Ｓｎ、Ｉ　ｎ、Ｔｅ等の金属または半金属からなる記
録層とを有する。光ディスクへの情報の書き込みは、た
とえば、レーザービームをこの光ディスクに照射するこ
とにより行なわれ、記録層の照射部分がその光を吸収し
て局所的に温度上昇する結果、物理的あるいは化学的な
変化を生じてその光学的特性を変えることにより情報が
記録される。光ディスクからの情報の読み取りもまた、
レーザービームを光ディスクに照射することにより行な
われ、記録層の光学的特性の変化に応じた反射光または
透過光を検出することにより情報が再生される。

最近、記録層を保護するためのディスク構造として、二
枚の円盤状基板のうちの少なくとも一枚の基板上に記録
層を設け、この二枚の基板を記録層が内側に位置し、か
つ空間を形成するようにリング状内側スペーサとリング
状外側スペーサとを挟んで接合してなるエアーサンドイ
ッチ構造が提案されている。このような構造を有する光
ディスクでは、記録層は直接外気に接することがなく、
情報の記録、再生は基板を透過するレーザー光で行なわ
れるために、一般に記録層が物理的または化学的な損傷
を受けたり、あるいはその表面に塵埃が付着して情報の
記録、再生の障害となることがない。

しかしながら、このエアーサンドイッチ構造の光ディス
クが様々な環境条件で輸送され、使用され、そして貯蔵
された場合に、その温度あるいは高度に基づく気圧の変
化によって不活性ガス等の充填された内部空間と外部と
の間に圧力差が生じる結果、内部の充填ガスが収縮また
は膨張して基板が変形することがある。基板の変形はフ
ォーカス・サーボの不能をきたしやすく、さらに極端な
変形は基板の破壊につながる。特に、低温あるいは高圧
の環境条件下においては充填ガスの収縮により二枚の基
板が接触しやすく、基板接触の結果、内側の記録層が損
傷を受けるということが大きな問題であった。この記録
層の損傷は、記録層が穴（ピット）形成などの物理的な
変化によりその光学的特性を変えて情報の記録が行なわ
れる場合には、情報の記録再生に致命的な障害となるも
のである。

なお、本出願人は、エアーサンドイッチ構造の情報記録
媒体において二枚の基板間の距離が下記の関係式を満足
する範囲にあることを特徴とする情報記録媒体について
既に特許出願している（特願昭５９−１７１３２３号）
。

（ただし、ｈは二枚の基板間の距ｉｔ（単位＝ｍｍ）で
あり、Ｅ、およびＥ２は各基板のヤング率を表わす定数
（単位：ｋｇ／ｍｒｎ″）であり、文は外側スペーサと
内側スペーサとの間の距ｒａ（単位：ｍｍ）であり、そ
して１．およびｔ２は各基板の厚さく単位：ｍｍ）であ
る）。

［発明の要旨］ 本発明は、環境条件の大幅な変化によっても二枚の基板
の変形接触が実質的に生じることがないエアーサンドイ
ンチ構造の情報記録媒体を提供することをその目的とす
るものである。

すなわち、本発明は、二枚の円盤状基板がリング状内側
スペーサとリング状外側スペーサとを挟んで接合され、
かつ少なくともその一方の基板の内側表面にレーザーに
よる情報の書き込みおよび／または読み取りが可能な記
録層が設けられてなるエアーサンドイッチ構造の情報記
録媒体において、該二枚の基板間の距離が下記の関係式
（Ｉ）を満足する範囲にあることを特徴とする情報記録
媒体： ≧　ｈ　〉 ＣＩ） （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位二ｍｍ）であ
り、ＥｌおよびＥ２は各基板のヤング率を表わす定数（
単位：ｋｇ／ｍｍ’）であり、文は外側スペーサと内側
スペーサとの間の距離（単位：ｍｍ）であり、そしてｔ
ｌおよびｔ２は各基板の厚さく単位：ｍｍ）である）。

を提供するものである。

なお、上記ＣＩ）式において基板間の距ｒａｈおよびス
ペーサ間の距Ｋｌはいずれも内のりを意味する。また、
Ｅ、、ｔ、並びにＥ２、ｔ２は二枚の基板それぞれに対
応する。

［発明の構成］ 本発明は、エアーサンドインチ構造の情報記録媒体にお
ける内部空間の寸法を好適に規定することにより、エア
ーサンドイッチ内外の差圧による基板の変形、特に内部
充填ガスの収縮に伴なう基板の変形によって引き起こさ
れる基板相互の接触および基板の破壊を防止することを
実現するものである。

すなわち、エアーサンドイッチ構造の光ディスクの差圧
と基板の変形とは、実験的に次のような関係式（ＩＩ）
で表わすことができる。

Ｅ−ｔ３　　　（ＩＩ） （ただし、αは基板の変形（単位：ｍｍ）であり、ΔＰ
はエアーサンドインチ内外の差圧（３４１位：ｋｇ／ｒ
ｎｒｔｆ）であり、Ｅは基板のヤング率を表わす定数（
単位：ｋｇ／ｍば）であり、文は外側スペーサと内側ス
ペーサとの間の距離（単位二ｍｍ）であり、モしてｔは
基板の厚さく単位：ｍｍ）である） なお、上記（ｒＩ）式において基板の変形αは一枚の基
板についての変形であり、またヤング率Ｅは基板の材質
によって異なる定数である。

上記関係式（ＩＩ）から、二枚の基板それぞれの材質、
厚さおよびエアーサンドイッチ構造のスペーサ間の距離
が決まれば、記録媒体の輸送、使用および貯蔵時に予想
される環境条件における差圧ΔＰに基づいて、基板の変
形αを見積ることができる。二枚の基板間の距離りは、
基板の接触による記録層の損傷および基板破壊を避ける
ためには、両店板の変形よりも大きくなるようにすれば
よい（すなわち、ｈ〉α１＋α２を満足すればよい。た
だし、α１およびα２は各基板の変形である。第３図参
照）。

最近において、直径が１３０ｍｍのプラスチック基板を
用いた情報記録媒体を基準として、情報記録媒体は下記
ｉ１表に示すような温度および高度の環境条件において
耐久性を有することが要求されている。。なお、第１表
において差圧は、記録媒体の製造の際に封入される充填
ガスの温度を２３℃と設定した場合の値である。

以下余白 第１表 温度（’０）　　差圧（Ｘ　１０−２ｋｇ／＋ｒｒｒ’
　）使用条件　　１０〜４５℃　　−０，０４〜０．０
７貯蔵条件　　１０〜４５℃　　−０，０４〜０．０７
輸送条件　−２０〜６０℃　　−０，１４５〜０．１３
高度（ｍ）　　差圧（Ｘ　１０−２ｋｇ／ｒｓｍ″）使
用条件　　２０００ｍ以下　　　　　〜０．２１５貯蔵
条件　−３００〜３７００ｍ　　　−０，０４〜０．３
７輸送条件　−３００〜３７００ｍ　　　−０，０４〜
０．３７第１表から、充填ガスの収縮を引き起こす最大
差圧ΔＰは一〇、１４５　Ｘ　１０−２ｋｇ／ｍゴであ
る。この値を関係式（ＩＩ）に代入することにより、充
填ガスの収縮による基板の最大変形が算出される。なお
、充填ガスの膨張による最大差圧は０．３７Ｘ　１０−
２ｋｇ／ＩＩｍ′と大きいが、基板は外側に膨らむため
に基板接触が生じることはない。

二枚の基板間の距離をこの最大変形よりも大きくするこ
とにより、充填ガスの収縮による基板の接触を防止する
ことができる。

一方、従来より、直径が３００　ｍ　ｍのガラス基板を
用いた情報記録媒体を基準として、情報記録媒体は一４
０℃の輸送条件（最大差圧：　０．２１Ｘ１０−２ｋｇ
／　ｔｓｍ′）においても耐久性を有することが要求さ
れていた。そこで、本出願人は、二枚の基板間の距離が
一４０″Ｃの輸送条件における最大変形より大きくなる
ように規定した情報記録媒体について既に特許出願して
いる（前記特願昭５９−１７１３２３号）。

輸送条件が第１表に示すように一２０℃に緩和された場
合にはさらに、基板間の距ａｈが、スペーサ間の距ｔｌ
１Ｍおよび二枚の基板それぞれの厚さｔｌ、ｔ２と上記
式（Ｉ）で示されるような関係を満足する場合であって
も、基板の変形接触を回避して、このことに起因するフ
ォーカス・サーボ不能、記録層の損傷および基板破壊を
防止することができる。

以上に述べたような好ましい特性を有する本発明の情報
記録媒体は、たとえば、次にような方法により製造する
ことができる。

本発明において使用する基板は、従来の情報記録媒体の
基板として用いられている各種の材料から任意に選択す
ることができるが、基板の光学的特性、平面性、加工性
、取扱い姓、経時安定性および製造コストなどの点から
、基板材料の例としては強化ガラス等のガラス；セルキ
アストポリメチルメタクリレート、射出成形ポリメチル
メタクリレート等のアクリル樹脂；塩化ビニル、塩化ビ
ニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；ポリカーボネート
樹脂；およびエポキシ樹脂を挙げることができる。これ
らのうちで、好ましい材料はガラス（ヤング率：　７２
００　ｋｇ／ｍｍ’）　、アクリル樹脂（ヤング率：　
２５０〜３５０ｋｇ／ｍｍ’）およびポリカーボネート
（ヤング率：２２０〜２５０ｋｇ／ｍｒｒｆ）であり、
特に好ましいものは製造コストおよび取扱い性の点から
射出成形ポリメチルメタクリレートおよびポリカーボネ
ートである。

本発明において記録層が設けられる基板の厚さは、光学
上の問題から２．０ｍｍ以下であるのが好ましく、さら
に好ましくは１．０乃至２．０ｍｍの範囲である。また
、記録媒体の機械的強度の点から、二枚の基板は互いに
同厚であって、かつ同一の材質からなることが好ましい
。

記録層が設けられる側の表面には、平面性の改善、記録
層との接着力の向上、断熱効果による感度の向上および
記録層の変質の防止などの目的で、下塗層が設けられて
いてもよい、下塗層の材料としては、たとえば、ポリメ
チルメタクリレート、アクリル酸Φメタクリル酸共重合
体、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル・塩化ビニ
ル共重合体、エチレン會酢酸ビニル共重合体、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの高分子
物質を挙げることができる。

下塗層は、上記高分子物質を適当な溶剤に溶解または分
散したのち、この塗布液を、スピンコード、ディップコ
ート、エクストルージョンコート、バーコードスクリー
ン印刷などの塗布方法を用いて基板りに塗布することに
より形成することができる。下塗層の層厚は一般に０．
０１乃至２０ＪＬｍであり、好ましくは０．０２乃至１
ｇｍである。

次に、基板上には記録層が設けられる。

記録層に用いられる材料の例としては、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、Ｚｒ、Ａｊｌ、Ｃｕ、Ｇａ等の金属；Ｂｉ、
Ａｓ、Ｓｂ等の半金属；Ｇｅ、Ｓｉ等の半導体；および
これらの合金またはこれらの組合せを挙げることができ
る。また、これらの金属または半金属の硫化物、酸化物
、ホウ化物、ケイ素化合物、炭化物および窒化物等の化
合物；およびこれらの化合物と金属との混合物も記録層
に用いることができる。

記録層は、上記材料を蒸着、スパッタリング、イオンブ
レーティングなどの方法により基板上に直接にまたは下
塗層を介して形成することができる。記録層は単層また
は重層でもよいが、その層厚は、光情報記録に要求され
る光学濃度の点から一般に１００乃至５５００又の範囲
である。

情報記録媒体が再生専用である場合には、予め基板の片
面にスタンパ−を用いて微細な凹凸を形成したのち、Ａ
ｆＬ、Ｃｕ等の反射性物質からなる層を形成してもよい
。

次に、記録層の形成された二枚の基板を記録層を内側に
して、スペーサを挟んで接着剤等を用いて貼り合わせる
。記録層は二枚の基板両方に設けられていてもよいし、
あるいは片方のみに設けられていてもよい、また、スペ
ーサは下塗層上に直接に接着されてもよい。

基板の記録層が設けられる側とは反対側の表面には、耐
爆性、防湿性などを高めるために、たとえば二酸化ケイ
素、酸化スズ、弗化マグネシウムなどの無機物質からな
る薄膜が真空蒸着、スパッタリング等により設けられて
いてもよい。

このようにして製造されるエアーサンドイッチ構造の情
報記録媒体は第１図に示すような外観形状を有し、たと
えば、第２図に示すような構成をとることができる。す
なわち、二枚の円盤状基板１ａ、ｌｂ上にはそれぞれ記
録層２ａ、２ｂが設けられ、両基板はリング状外側スペ
ーサ３およびリング状内側スペーサ４を挟んで接合され
ている。

第３図に、エアーサンドイッチ内外の差圧によって情報
記録媒体の基板が変形した状態を示す。

本発明の特徴的な要件であるエアーサンドインチ構造の
内部寸法は、前述したように、耐久性が要求される環境
条件下での基板接触の防止の点から、二枚の基板間の距
ｇＩｈが最大変形α、＋α２よりも大きくなるようにす
る必要がある。すなわち、ｈは関係式ＣＩ）を満足する
値である必要がある。

≧　ｈ　〉α１＋α２＝ （Ｉ） （ただし、ｈは二枚の基板間の距ｇＩ（単位：ｍｍ）で
あり、Ｅ、およびＥ２は各基板のヤング率を表わす定数
（単位：ｋｇ／ｍｍ’）であり、文は外側スペーサと内
側スペーサとの間の距ｔ！？１位：　ｍ　ｍ　）であり
、そしてｔ、およびｔ２は各基板の厚さく単位：ｍｍ）
である） 換言すれば、基板間の距離ｈ、スペーサ間の距＃立およ
び各基板の厚さｔ、、ｔ２は、上記（Ｉ）式を満足する
ような関係になければならない。

特に、二枚の基板が同一の材質からなり、かつ同一の厚
さである場合には、Ｅ、＝Ｅ２＝Ｅおよび１．＝１２＝
１とすることができ、上記関係式（Ｉ）は次にように表
わされる。ここで、同一の厚さとは±０．０５ｍｍ以内
のバラツキをもって実質的に同一とみなすことができる
。

（ただし、ｈは二枚の基板間の距１ｍ（単位：ｍｍ）で
あり、Ｅは両基板のヤング率を表わす定数（単位：ｋｇ
／ｍｍ″）であり、見は外側スペーサと内側スペーサと
の間の距離（単位：ｍｍ）であり、モしてｔは両基板の
厚さく単位：ｍｍ）である） たとえば１両基板がともにアクリル樹脂からなる場合に
そのヤング率Ｅは約３００　ｋｇ／ｓｍ’であり、基板
の最大変形２α（差圧−〇、１４５Ｘ１０−”ｋｇ／ｍ
ｔｒｆにおける変形）とスペーサ間の距離文および基板
の厚さｔとは、第４図にグラフの形で示したような関係
にある。従って、基板間の距離りの値は、第４図におい
て文が一定の各曲線よりも上側領域に常に存在するよう
にしなければならない。

また、基板の厚さｔは前述したように光学的な観点から
、２．０ｍｍ以下の範囲にあるのが好ましく、さらに好
ましくは１．０乃至２．０ｍｍの範囲である。

スペーサ間の距＃見は、情報の記録容量などの点から２
５乃至１００ｍｍの範囲にあることが好ましい、そして
基板間の距離りは、情報記録媒体としての諸特性の点か
ら０．２乃至２．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。

次に、本発明に従うエアーサンドインチ構造の情報記録
媒体の実施例における内部寸法、および比較のために公
知の情報記録媒体における内部寸法を、第２表に示す、
ただし、以下の各個は本発明を制限するものではない、
なお、第２表において、最大変形２αは上記関係式（Ｉ
′）の右辺より算出した値である。

以下余白 第２表から明らかなように１本発明に従う情報記録媒体
（実施例１）は基板間の距ｇＩｈが基板の変形２αより
も大きいため、耐久性の要求される環境条件（−２０℃
の輸送条件）下でも二枚の基板が互いに接触するような
ことがない。また、本発明に従う情報記録媒体は、第１
表に示した使用条件下でフォーカス會サーボ可能であり
、情報の書き込みおよび読み取りが充分可能である。

一方、公知の情報記録媒体（比較例１〜３）は基板間の
距離が基板の変形よりも小さいため、輸送条件によって
は基板接触が起こって記録媒体に損傷が生じることが懸
念される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のエアーサンドイッチ構造の情報記録
媒体を概略的に示す斜視図である。 第２図は、第１図のｘ−Ｘ線に沿った断面図であり、本
発明のエアーサンドイッチ構造の情報記録媒体の一例を
示す図である。 第３図は、エアーサンドイッチ内外の差圧によって情報
記録媒体の基板が変形した状態を示す断面図である。 ｌａ、ｌｂ：基板、２ａ、２ｂ：記録層、３：外側スペ
ーサ、４：内側スペーサ 第４図は、強化ガラス基板使用の情報記録媒体における
、最大変形２αとスペーサ間の距＠ｌおよび基板の厚さ
ｔとの関係を示すグラフである。 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代理人　　　
　弁理士　　柳川泰男 第１図 第２図 第３ｖＡ 對ｍｍ） ｔ（ｍｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二枚の円盤状基板がリング状内側スペーサとリング
   状外側スペーサとを挟んで接合され、かつ少なくともそ
   の一方の基板の内側表面にレーザーによる情報の書き込
   みおよび／または読み取りが可能な記録層が設けられて
   なるエアーサンドイッチ構造の情報記録媒体において、
   該二枚の基板間の距離が下記の関係式（ I ）を満足す
   る範囲にあることを特徴とする情報記録媒体： ▲数式、化学式、表等があります▼ ≧ｈ＞ ▲数式、化学式、表等があります▼ （ I ） （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位：ｍｍ）であ
   り、Ｅ＿１およびＥ＿２は各基板のヤング率を表わす定
   数（単位：ｋｇ／ｍｍ＾２）であり、ｌは外側スペーサ
   と内側スペーサとの間の距離（単位：ｍｍ）であり、そ
   してｔ＿１およびｔ＿２は各基板の厚さ（単位：ｍｍ）
   である）。 ２、上記二枚の基板がともに同厚であって同一の材質か
   らなり、そして二枚の基板間の距離ｈが下記関係式（
   I ′）を満足する範囲にあることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の情報記録媒体： ▲数式、化学式、表等があります▼≧ｈ＞ ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ′） （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位：ｍｍ）であ
   り、Ｅは両基板のヤング率を表わす定数（単位：ｋｇ／
   ｍｍ＾２）であり、ｌは外側スペーサと内側スペーサと
   の間の距離（単位：ｍｍ）であり、そしてｔは両基板の
   厚さ（単位：ｍｍ）である）。 ３、上記（ I ）式または（ I ′）式における二枚の基
   板間の距離ｈが、０．２≦ｈ≦２．０ｍｍの範囲の数値
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項記載の情報記録媒体。 ４、上記（ I ）式における基板の厚さｔ＿１およびｔ
   ＿２がそれぞれ、１．０≦ｔ＿１≦２．０ｍｍおよび１
   ．０≦ｔ＿２≦２．０ｍｍの範囲の数値であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報記録媒体。 ５、上記（ I ′）式における基板の厚さｔが、１．０
   ≦ｔ≦２．０ｍｍの範囲の数値であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の情報記録媒体。 ６、上記（ I ）式または（ I ′）式における外側スペ
   ーサと内側スペーサとの間の間隔ｌが、２０≦ｌ≦１０
   ０ｍｍの範囲の数値であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項記載の情報記録媒体。 ７、上記二枚の基板がそれぞれ、ガラス、アクリル樹脂
   、ポリカーボネート樹脂およびエポキシ樹脂からなる群
   より選ばれる一種の物質からなることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項もしくは第２項記載の情報記録媒体。 ８、上記二枚の基板がいずれもアクリル樹脂またはポリ
   カーボネート樹脂からなることを特徴とする特許請求の
   範囲第７項記載の情報記録媒体。