KR19990079994A - 디스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보 기록매체로서 이용되는 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 디스크는 디스크 중심으로 향하는 압축 응력이 잔존하게 된다.

본 발명에 따른 디스크 및 그 제조방법은 디스크가 회전하면서 발생하는 원심력에 의한 응력을 잔존하는 압축 응력으로 상쇄함으로써 디스크 전반에 걸쳐 균일한 응력 분포 특성을 얻을 수 있다.

Description

디스크 및 그 제조 방법 (Disc And Methods For Fabricating The Same)

본 발명은 정보 기록매체로서 이용되는 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.

정보를 기록하기 위한 매체로서, 광 및/또는 자기를 이용하여 정보를 기록/재생하기 위한 기록매체들은 디스크 형태를 하고 있다. 일반화된 컴팩트 디스크(CD) 계열 또는 디지털 다용도 디스크(Digital Versatile Disk : 이하 "DVD"라 함) 계열 등의 광디스크는 일반화되고 있다. 일반적으로, 광디스크는 도 1과 같이 광투과층으로 사용되는 기판(2)과, 기판(2) 위에 형성된 반사막(4)과, 반사막(4) 위에 형성된 보호막(6)으로 이루어진다. 광투과층의 반사막 측은 피트가 형성됨으로써 정보가 기록되는 기록면이 된다. CD의 제조방법 상에서, 기록면의 형성방법은 마스터링 공정을 통하여 스탬퍼(Stamper : 날인기)를 제작하고 이 스탬퍼를 성형기에 취부한 후, 기판(2)으로 사용되는 폴리 카보네이트(Polycarbonate)를 성형기에 주입하게 되면 스탬퍼의 형상에 따라 이진 정보로 표현되는 피트(pit)가 기판 상에 형성된다. 이 기판(2)이 광투과층과 기록면이 되고, 기판(2) 위에 알루미늄을 진공 증착법으로 코팅하여 반사막(4)을 형성한 후, 그 위에 반사막(4)이 열화되지 않도록 수지를 입혀 보호막(6)을 형성하게 된다. 최근에는, 기록시에는 자계변조 방식을 채택하고 재생시에는 광-자계 변환특성에 따른 편광각의 변화를 광전소자를 이용하여 검출하는 방식을 채택하는 광자기 디스크(Magneto Optical Disc : 이하 "MOD"라 함)가 기록밀도의 고밀도화로 차세대 기록매체로서 주목을 받고 있다. 이하, 이들 기록매체를 디스크라 총칭한다. 이러한 디스크의 구동장치는 동영상과 같은 큰 정보량을 기록 또는 재생하기 위하여 고밀도·고배속화 추세에 있다. 일반적으로, 디스크는 스핀들 모터를 구동원으로하여 회전 구동하는 방식을 채용하고 있다. 디스크를 고속으로 회전시키게 되면 디스크의 요동이 심해지고 소음과 부하가 증가되는 문제점들이 나타난다. 광을 이용한 디스크에 있어서는 내주와 외주간의 복굴절율 편차가 심해진다. 복굴절율 편차가 커지게 되면 재생신호에 지터(jitter)가 많이 포함되므로 정확한 재생신호를 얻을 수 없게 된다. 특히, 지터는 디스크의 내주와 외주 쪽으로 갈수록 많이 발생되는데 내주에서의 주요 원인은 디스크 회전 속도에 비례하는 원심력에 의한 응력(stress)에 의해 지터가 발생하고 외주측으로 갈수록 디스크 요동에 의해 지터가 많이 발생된다. 실제로, 디스크 회전시 디스크의 반경방향 r에 따라 응력 분포를 나타내는 도 2를 참조하게 되면 디스크게 회전하게 되면 원심력에 의해 디스크(1)의 응력은 최내주에서 가장 크고 외주로 갈수록 작아진다. 이 때, 재생신호에서 검출된 지터는 최내주에서 가장 크게 나타나고 중간 영역에서는 상대적으로 작은 지터에 영향을 받게 된다. 또한, 디스크 요동은 외주 쪽으로 갈수록 커지기 때문에 외주 쪽으로 갈수록 지터는 디스크 요동에 의해 크게 발생한다. 결과적으로, 재생신호에서 지터는 내주쪽은 원심력에 의한 응력의 영향으로 외주쪽은 디스크 요동의 영향에 의해 디스크 반경방향에 따라 포물선의 특성곡선으로 나타난다. 디스크 회전시 응력특성에서 알 수 있는 바, 응력은 원심력에 비례하고 원심력은 회전속도에 비례하기 때문에 디스크의 회전속도를 임계속도 이상 향상시킬 수 없게 되어 고배속화의 걸림돌이 될 뿐만 아니라 응력에 의한 재생신호의 지터는 정보의 대용량화를 저해하는 요인이 되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 디스크의 응력분포가 균일한 디스크 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대용량화에 적합하도록 한 디스크 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 통상의 디스크 구조를 나타내는 종단면도.

도 2는 디스크에서 원심력에 의한 응력 분포 특성도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스크의 분해 사시도.

도 4는 도 3에 도시된 압축 부재의 가열과 그에 따른 직경 변화를 나타내는 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디스크의 응력 분포 특성을 도 2에 도시된 응력 분포 특성도와 대비하여 나타내는 도면.

도 6은 도 5에서 원심력에 의한 인장 응력이 압축 응력에 의해 상쇄되는 것을 나타내는 디스크의 응력 분포 특성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 디스크 2,11 : 기판

4 : 반사막 6 : 보호막

22 : 압축 부재

상기 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명의 디스크는 디스크 중심으로 향하는 압축 응력이 잔존하게 된다.

본 발명의 디스크는 임의의 디스크용 기판과, 디스크용 기판의 내주측에 취부되어 압축응력이 잔존하는 압축부재를 구비한다.

본 발명의 디스크 제조방법은 압축 응력이 잔존하도록 내주측을 외주측보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다.

본 발명의 디스크 제조방법은 임의의 디스크용 기판을 마련하는 단계와, 임의의 온도로 가열한 압축부재를 디스크용 기판에 접착하는 단계를 포함한다.

상기 목적들 외에 본 발명의 다른 목적 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 본 발명의 실시예들을 첨부한 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 디스크를 분해 사시도로 나타내는 것이다.

도 3의 구성에서, 본 발명의 디스크는 기판(11)과 압축력이 잔존하는 압축 부재(22)를 구비한다.

기판(11)은 도 1에 도시된 기판(2)과 동일한 재질(폴리카보네이트)로 이루어진다. 이 디스크 기판(11)은 압축 부재(22)와 일체화될 때, 압축 부재(22)에 의해 디스크 중심 쪽으로 가해지는 압축 응력이 작용하게 된다. 압축 부재(22)는 비기록 영역에 해당되는 클램핑 영역으로서 기판(11)과 동일한 물질로 이루어짐이 바람직하지만 그 이외의 열팽창 계수가 높은 물질이면 어느 것이든 적용 가능하다. 이 압축 부재(22)는 임의의 온도로 가열시킨 후, 상온(통상 20℃)에서 기판(11)과 일체화됨으로써 디스크 중심으로 향하는 (압축)응력이 잔존하게 된다. 도 4를 참조하여 상세히 설명 하면, 압축 부재(22)가 상온에서의 직경이 d라면, 이 압축 부재(22)를 임의의 가열온도 Δt로 가열하게 되면 그에 따라 변화된 선팽창 계수 α로 디스크 직경은 증가분 Δd만큼 팽창되어 d+Δd가 된다. 이 때, 압축 부재(22)를 기판(11)에 접착한 후, 상온으로 돌아 오면 압축 부재(22)는 압축 응력이 잔존하게 되고 기판(11)의 내주측은 압축 부재(22)의 압축 응력에 의해 디스크 중심 쪽으로 향하는 응력이 잔존하게 된다. 또한, 임의의 온도 Δt1과 Δt2의 온도차를 적절하게 선택하고 압축 부재(22)를 임의의 가열 온도 Δt1으로 가열하고, 기판(11)을 일정 냉각 온도 Δt2로 냉각할 상태에서 접착한 후, 상온으로 돌아 오면서 압축 부재(22)는 디스크 중심으로 향하려는 압축 응력이 작용하게 되어 이 압축 부재(22)에 접착된 기판(11)의 내주측에는 디스크 중심으로 향하는 (압축)응력이 잔존하게 된다.

사출 성형시에 압축응력이 잔존하게 함으로써 별도의 접착 공정을 생략하기 위한 방법으로서, 기판 형태의 금형틀(도시하지 않음)에서 내주 측에 가열기(Heater)를 설치하여 내주 쪽을 가열시킨 상태에서 기판(11)으로 사용되는 폴리카보네이트를 금형틀에 주입하면 내주 쪽의 폴리카보네이트는 외주 쪽보다 늦게 냉각되어지게 된다. 이에 따라, 상온에서 응고되어 형성된 기판(11)은 내주 쪽에서 디스크 중심으로 향하는 (압축)응력이 잔존하게 된다. 이 때, 외주측에는 냉각수가 순환되는 순환관을 설치하거나 냉각팬을 설치할 수 있다. 이와 같은 제조방법들에 의해 내주측에 압축 응력이 잔존하는 기판(11)에 기록면을 형성하고 그 위에 도 1과 같이, 반사막과, 보호막을 순차적으로 형성하면 본 발명에 따른 디스크의 제조가 완료된다.

내주측에 디스크 중심으로 향하는 응력이 가해지는 기판(11)을 회전시키게 되면 회전속도에 비례하여 도 5a와 같이 내주에서 외주측으로 향하는 원심력에 의한 응력이 작용하게 된다. 이 응력은 내주에서 외주측으로 갈수록 적어지게 된다. 동시에, 압축 부재(22)에 의해 도 5b와 같은 압축 응력이 지속적으로 기판 내주측에 부가된다. 이 압축응력은 회전 중심을 향하고 내주에서 외주 쪽으로 갈수록 낮아지게 된다. 원심력에 의한 디스크 외주방향으로 향하는 (인장)응력과 압축 부재(22)에 의한 디스크 내주방향으로 향하는 (압축)응력은 서로 반대 위상을 가지게 된다. 이들 원심력에 의한 외주측으로 향하는 응력과 압축 부재(22)에 의한 내주축으로 향하는 응력이 더해져서 도 6의 특성도에서 처럼 일정 크기 a의 응력이 내주에서 외주 쪽으로 균일하게 기판(11)에 분포된다. 여기서, 기판(11)과 압축 부재(22)의 성형시 온도차를 조절함으로써 도 5B의 특성도에서 기판(11)에 가해지는 디스크 중심으로 향하는 압축 응력의 크기를 조절할 수 있으므로 특정 회전 속도 범위에서의 원심력에 의한 응력을 상쇄(Cancelling)할 수도 있다.

한편, DVD-RAM과 같이 기판을 2 개 사용하여 상하면에 기록면을 가지는 기록매체에서 클램핑부를 압축 부재(22)로 하고 그 압축 부재(22)를 가열온도 Δt로 가열한 후 각각의 기판들을 접착하게 되면 동일한 압축 부재(22)에 열처리되지 않은 동일한 온도 조건에 있는 기판들이 접착되기 때문에 상온에서 기판들은 어느 한 쪽으로 변형 없이 압축 응력이 잔존하게 된다. 이와 유사하게, 정보의 대용량화를 위하여 미국 특허 5,373,499에서 제안된 복수 개의 기록면을 가지는 광기록 매체에도 적용 가능하여 복 수개의 기판층을 함께 클램핑부로 사용되는 압축 부재(22)에 접착하게 되면 내주측에 압축 응력을 잔존하게 할 수 있다. 기판 두께를 얇게(0.5 mm 이하)함으로써 코마 수차량을 줄여 재생신호의 열화를 방지하기 위한 방안으로, 일본 특허 공개 8-235638에서 제안된 기록매체의 경우에도 클램핑부를 압축 부재(22)로하여 원심력에 의한 응력을 상쇄함으로써 재생신호의 지터를 최소화할 수 있다. 또한, 허브 인 타입(Hub-in type) 기록매체의 경우에는 기판에 체결되는 허브(hub)를 열팽창 계수가 높은 물질로하여 가열한 상태에서 기판에 취부하게 되면 전술한 바와 같이 기판(11)의 내주측에 원심력에 의한 응력과 반대위상을 가지는 압축 응력이 잔존하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 디스크 및 그 제조방법은 디스크가 회전하면서 발생하는 원심력에 의한 디스크 외주방향으로 향하는 응력을 디스크 내주방향으로 향하는 응력으로 상쇄함으로써 디스크 전반에 걸쳐 균일한 응력 분포 특성을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 디스크 및 그 제조방법은 원심력에 의한 디스크 내주측의 응력에 반대 위상을 가지는 응력을 디스크 내주측에 잔존하게 함으로써 디스크 내주측에서 검출되는 재생신호에서 지터를 줄일수 있게 된다. 나아가, 본 발명에 따른 디스크 및 그 제조방법은 디스크 내주측에 잔존하는 압축 응력에 의해 회전속도를 임계속도 이상으로 할 수 있게 되어 고배속화를 구현할 수 있음은 물론, 대용량화가 가능하게 된다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (11)

1. 디스크 중심으로 향하는 압축 응력이 잔존하게 되는 것을 특징으로 하는 디스크.
2. 임의의 디스크용 기판과,

   상기 디스크용 기판의 내주측에 취부되어 압축응력이 잔존하는 압축부재를 구비한 것을 특징으로 하는 디스크.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 디스크용 기판 위에 형성되는 반사막과,

   상기 반사막 위에 형성되어 상기 반사막의 열화를 방지하는 보호막을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 디스크.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 디스크용 기판은 정보가 기록되는 기록면이 형성되어진 것을 특징으로 하는 디스크.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 압축 부재는 상기 디스크용 기판과 동일한 재질인 것을 특징으로 하는 디스크.
6. 제 2 항에 있어서,

   상기 압축 부재는 열팽창 계수가 높은 물질인 것을 특징으로 하는 디스크.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 압축 부재는 클램핑 영역에 해당되는 것을 특징으로 하는 디스크.
8. 압축 응력이 잔존하도록 내주측을 외주측보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크의 제조방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   디스크용 기판 물질을 내주측이 가열된 금형틀에 사출 성형하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크의 제조방법.
10. 임의의 디스크용 기판을 마련하는 단계와,

    임의의 온도로 가열한 압축부재를 상기 디스크용 기판에 접착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크의 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 디스크용 기판 위에 반사막을 형성하는 단계와,

    상기 반사막의 열화를 방지하는 보호막을 상기 반사막 위에 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 디스크의 제조방법.