(57)【要約】高密度化に適した高精細・高精度の光ディスク媒体は、中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、記録層の上に配置された光透過層とを備え、又、光透過層を介して記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、記録層の光透過層側の面の信号領域がレーザ光投入面を占め、更に、記録層の光透過層側の面の内周領域が平坦に形成されていると共に、光ディスク媒体の光透過層と反対側の面に、記録層の内周領域に対応する領域内で凹部を設けた。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項２】
前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項３】
前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項４】
前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項５】
トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項６】
中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けると共に、磁性プレートを前記凹部に装着したことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項７】
前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項８】
前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項６記裁の光ディスク媒体。
【請求項９】
前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項１０】
トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項１１】
中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有すると共に、少なくとも２層から成る記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項１２】
前記中心穴の直径が１５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１３】
前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１４】
前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１５】
トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１６】
中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有すると共に、少なくとも２層から成る記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けると共に、金属プレートを前記凹部に装着したことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項１７】
前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項１８】
前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項１９】
前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２０】
トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２１】
前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さに対して所望の高さを有する凸部を、前記光ディスク媒体の前記光透過面と反対側の前記面に設けたことを特徴とする請求項６又は１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２２】
前記凸部を含む前記光ディスク媒体の全体高さをｄ２（ｍｍ）、前記ディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ２−ｄ１＜５であることを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２３】
前記凸部の幅が０．１ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項２２記載の光ディスク媒体。
【請求項２４】
前記凸部が２個の段部を有することを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２５】
前記凸部の外周面を、前記光ディスク媒体の半径方向において前記記録層の前記信号開始境界に対応する位置の内側に配置したことを特徴とする請求項２４記載の光ディスク媒体。
【請求項２６】
前記凸部の前記外周面と内周面の少なくとも一方が前記レーザ光投入面に垂直な面に対して傾斜していることを特徴とする請求項２５記載の光ディスク媒体。
【請求項２７】
前記凸部の内周面を変形させることを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２８】
前記凸部を超音波又は熱で溶解することによって変形させることを特徴とする請求項２６記載の光ディスク媒体。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、高密度に対応した光ディスク媒体に関する。
背景技術
近年、光ディスクのＡＶ（オーディオ・ビジュアル）への応用が活発である。例えば、主に映画コンテンツ向けのＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）では、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷといった追記型や書換型のフォーマットが開発され、ＶＴＲの次世代録画機として普及しつつある。今後ＢＳデジタル放送やブロードバンド通信の普及で、より高画質の圧縮映像を記録できる光ディスク・フォーマットや、同じ容量でもより小型なポータブルでネットワーク親和性の高い光ディスク・フォーマットの登場が期待される。
これら次世代の光ディスクでは、高密度化が必須である。現在提案されているＤＶＤでは、直径１２０ｍｍのディスク内に４．７ＧＢの容量を持つが、デジタル放送と同画質のＲＯＭや、記録再生を行うためには容量では２０ＧＢ以上必要となる。この時、密度は５倍以上が必要である。
通常、光ディスクの密度は、記録再生の光ビームのスポット径に依存し、光ビームのスポット径は、λ／ＮＡ（λ：波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）によって決まる。従って、高密度化するためには、波長を短くして、高ＮＡ化を図ることが必要になる。波長を一定とした場合、ＮＡを高くしていくと、ディスクの傾きから起因するコマ収差が問題となってくるため、光ビームが透過する層を薄くする方法がとられる。このような方法を用いた光ディスク媒体が、特開平１０−３２６４３５号公報に提案されている。
図１２は、従来の光ディスク３００の断面を示す。従来の光ディスク３００は、光透過層３０１と、光透過層３０１を介してレーザスポット３０４を受ける記録層３０２と、基板３０３とを含む。基板３０３は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層３０１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されており、厚さは約０．００３〜０．１７７ｍｍの範囲である。このような構成の光ディスク３００を用いて、従来よりも狭トラックピッチ化することにより、記録再生ビームの波長を４００ｎｍ前半、ＮＡ０．８５の対物レンズを用いて、ＤＶＤの５倍以上の密度が確保できる。
しかしながら、狭トラックピッチを実現するためには、高精細・高精度な光ディスク基板の開発が不可欠である。中でも、成型工程は、狭ピッチのトラックや微細なプリピットをいかに精度良く転写できるかが重要となる。このような形状の転写を信号記録面の内周から外周まで均一に成型することは非常に困難である。通常は、成型機の金型温度を上昇させることで、内外周の転写はある程度等しく出来る。しかし、金型温度を上昇させると、基板自体のそりが大きくなり、システムとして成り立たなくなる。
発明の開示
本発明は、上記問題点に鑑み、基板成型、信号品質が安定で装置の薄型化に適し、高密度な光ディスク媒体を提供ことを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の光ディスク媒体は、中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたものである。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の光ディスクの基板を成形するためのディスク成型金型２００を示す。このディスク成型金型２００を成型機に取り付けることで、光ディスク基板を作製する。基板は、固定側金型２０２と可動側金型２０３の間にできるキャビティ２０９と呼ばれる隙間に、導入口２０８より基板材料となる樹脂を充填することで形成される。信号の記録再生領域になる溝又はピットを形成したスタンパ２０１は、スタンパ係止部２０４によって固定され基板に溝又はピットが転写される。なお、固定側金型２０２と可動側金型２０３は、夫々、離型気体導入路２０５と２０６を有する。
次に成型時の動作を説明する。最初に、可動側金型２０３が固定側金型２０２に接する前に樹脂導入口２０８より、高温に溶解した樹脂をキャビティ２０９に導入する。可動側金型２０３が固定側金型２０２と接し、圧力を加えることで、キャビティ２０９の隙間にディスクが形成される。この時導入する樹脂の温度は、３８０℃程度、固定側金型２０２と可動側金型２０３の温度は、１２０℃程度に設定する。金型の温度が樹脂温度に比べて低いのは、金型中において、ディスクを冷却して固めるためである。
本発明の光ディスクの基板は、このディスク成型金型２００を用いて作製し、基板の凹部の形状は、環状突出部２０７によって様々な大きさに作製した。
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１にかかる光ディスク３０の断面を示す。光ディスク３０は、ディスク成型金型２００により成型した基板３３、記録層３２と光透過層３１を含む。ディスク成型金型２００により凹部３４を設けた基板３３は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層３１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてしてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。図２において、記録層３２の上面の外周側の信号領域１０７（図８）がレーザ光投入面となる一方、記録層３２の上面の内周側のディスククランプ領域１０８（図８）が平坦に形成される。図８の外周側信号領域１０７と内周側ディスククランプ領域１０８は信号開始境界によって分離される。又、凹部３４は、記録層３２のディスククランプ領域１０８に対応する領域内で基板３３に設けられている。ここでは、光透過層３１が１００ミクロンの厚さを有するように、ポリカーボネートシートの厚さが７０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さが３０ミクロンに設定される。本実施の形態では、ＵＶ樹脂をスピンコートすることによって、ポリカーボネートシートを記録層３２に接着した。又、記録再生用の案内溝を基板３３に設ける構成とし、案内溝の深さを１４０ｎｍとした。更に、光ディスク３０は中心穴３５を有する。
図３は、光ディスク３０の基板３３の成形時の半径と転写率の関係を示す。前述した従来の光ディスク３００（図１２）の基板３０３の値を比較のため図３に示した。図３において、横軸は基板３３の半径（ｍｍ）を示し、縦軸は、溝深さ（ｎｍ）の転写率を示す。従来の光ディスク基板が外周部に行くに連れて、転写が悪くなるのに対し、本発明の光ディスク３０の基板３３では、金型温度が同じでありながらも内周から外周まで、同じ溝深さを得ることができる。
これは、光ディスク３０の基板３３に凹部３４を設けていることに起因する。基板３３の成型時、樹脂は高温のままで金型内に導入される。しかし、金型温度は、樹脂が固化する温度であるため、樹脂の導入と同時に冷却が始まる。ここで、従来の光ディスク３００の基板３０３のように光投入面及び反対面に凹凸がない時は、樹脂は冷却されながら外周部に到達するため、スタンパ上に形成された高密度の溝、つまり細い溝に樹脂がうまく入り込まず、結果、転写性が悪くなる。
一方、本発明の光ディスク３０の基板３３の場合、金型内に入ってきた樹脂は、一度凹部３４で絞りこまれる。この時、絞り込まれたことにより樹脂の圧力が高くなり、温度は、再加熱された状態となる。従って、凹部３４を通過した樹脂は、温度が高いまま基板３３の外周部まで到達する結果、高密度に構成された溝にも樹脂が完全に転写される。また、金型温度を低いままで基板３３の成型が可能となるため、金型温度が高温になる時の基板３３のチルトの増大がない。
（表１）は、基板３３の厚さを１．１ｍｍ、外径を８０ｍｍに設定し、凹部３４の大きさを、基板内径から２ｍｍ、深さを０．３ｍｍとした時の、中心穴３５の直径、即ち、ディスク内径ｗ（ｍｍ）とディスク半径方向位置ｒ（ｍｍ）での転写率を示す。転写率は、トラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。成型時の樹脂の温度は３８０℃、金型温度は、１２５℃とした。形成した溝の直径は、２２〜７９ｍｍである。
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（表１）から、ディスク内径ｗが６ｍｍと非常に小さいディスクにおいても転写率が９７％と非常に良い値が得られている。ディスク内径が小さい場合、樹脂の冷却から信号外周部の転写が難しくなるが、本発明によれば、ディスク内径ｗが２０ｍｍよりも小さい場合十分な転写率が得られ、かつ、ディスク内径ｗが６ｍｍ以下であっても使用可能なディスクを作製することができる。
図４は、基板３３の厚さを１．１ｍｍ、外径を８０ｍｍと設定し、凹部３４の大きさを様々に変化させた時の、凹部の大きさと転写率の関係を示す。凹部３４の深さは、０．３ミクロンとした。転写率は、トラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。比率Ｗは、ディスク内径をｗ（ｍｍ）とし、凹部３４の直径をｗ１（ｍｍ）とした時の（ｗ／ｗ１）で示した。この時、凹部３４の幅ｂ（ｍｍ）は、式｛ｂ＝（ｗ１−ｗ）／２｝で表される。
図４より、内径ｗによらず、比率Ｗが０．８９では、若干の転写率の低下がみられるが、９５％程度であるため、記録再生にはほとんど影響のないレベルだと考えられる。なお、記録再生を満足なレベルで行うために、転写率は９０％を越えることが好ましい。本発明の光ディスク基板３３を用いた実施の形態によって、内径ｗが８〜１５ｍｍまでにおいて、Ｗが０．４４〜０．８９までの間で十分な転写率が得られることが可能になった。
また、図４で内径ｗが１５ｍｍ又は１６ｍｍで、Ｗ＝１のところは、従来のディスク形状と同じであるが、内径ｗが１６ｍｍの場合、本発明の効果がほとんど得られないことが分かった。これは、内径ｗが大きいために、樹脂の導入路が大きくなるため、転写率が上がるものと考えられる。本実施の形態では、内径ｗが１５ｍｍにおいて、Ｗ＝１との差異が認められることがら、内径ｗが１５ｍｍ以下のディスクにおいて、本発明の効果が得られる。
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（表２）は、基板３３の厚さを１．２ｍｍ、外径を８０ｍｍと設定し、凹部３４の深さを様々に変化させた時の、凹部３４の深さと転写率の関係を示す。ディスク内径ｗと凹部３４の直径ｗ１の比Ｗは、０．７とした。転写率は、先と同様にトラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。図２に示すように、凹部３４の深さは、凹部３４の領域の深さをｄ、ディスク本体、即ち、部材３１〜３３の合計厚さをｄ１として、（ｄ１−ｄ）で表される。凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は、凹部３４の底面から光透過層３１の表面までの距離を表している。ここでは、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）を１．２（即ち、凹部３４がない状態）から、０．１まで変化させた。
凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）を１．２ｍｍから１．１ｍｍにするだけで劇的に転写率が良くなることが分かった。反対に、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）が０．１では、ディスク本体が残っている厚さが０．１ｍｍでしかないため、樹脂の充填が不十分になり転写率が下がる。さらに、この場合は成型工程から製膜工程に移動させる時の基板３３のハンドリング時において、ディスク内径が変形してしまい、現実には使用に耐えないものとなった。しかしながら、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）が０．２ｍｍになると、転写率とハンドリングが共に良くなる。ディスク本体の剛性は、おおよそ厚さの３乗に比例するため、ハンドリング時にディスクが変形することがなくなるものと思われる。このことから、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は、０．１２ｍｍよりも小さく且つ、０．１ｍｍよりも厚い範囲で、本発明が成り立つことが確認できた。さらに、凹部３４の剛性を考えると、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は０．３〜０．８ｍｍの範囲が最も良い。
図５は、光ディスク３０の基板３３のトラックピッチと転写率の関係を示す。ここで用いた本発明の光ディスク３０は、Ｗ＝０．８、ｄ１−ｄ＝０．６ｍｍのものを用いた。成型時に用いたスタンパは、溝の深さが３０ｎｍ、溝の凹部（グルーブ）と凸部（ランド）の幅の比は１：１であり、トラックピッチをゾーンごとに変化させたものである。図５において、トラックピッチが０．４μｍよりも狭くなると、従来の光ディスクでは、溝への転写が悪くなる。一方、本発明の光ディスクを用いると、トラックピッチ０．２μｍにおいても、十分な転写が可能となった。
なお、本実施の形態では、外形を８０ｍｍと設定し実験をおこなったが、この外形に限定されるものではなく、例えば外形が約５０ｍｍや１２０ｍｍの光ディスク基板においても同様の効果がえられる。
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２にかかる光ディスク５０の断面を示す。光ディスク５０は、ディスク成型金型２００により成型した基板５１、記録層５２と光透過層５３を含むと共に、凹部５４を有する。ディスク成型金型２００により凹部５４を設けた基板５１は、通常ポリカーボネートで構成されている。光透過層５３は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。ここでは、光透過層５３が１００ミクロンの厚さを有するように、ポリカーボネートシートの厚さが７０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さが３０ミクロンに設定される。又、記録再生用の案内溝を基板５１に設ける構成とし、案内溝の深さを１４０ｎｍとした。更に、磁性体からなるハブ５５を、基板５１の凹部５４に装着する。ハブ５５は、凹部５４の上に接着剤で固定されるか又は、基板５１の一部を超音波溶着して固定される。
通常、光ディスク５０のターンテーブルへの固定は、ディスクの上面に位置するハブによって機械的に固定する方法と、ターンテーブルにディスク固定爪をもち、ディスクを下から突き当てることによって固定する方法、磁性体からなるハブを装着しモータ上に磁石を配置することによって固定する方法がある。ディスクの上面にハブを配置すると、ハブ部分の高さが必要になってくるため、ディスクドライブの薄型化を考える上では、不利となる。そこで本発明では、図６に示した磁性体からなるハブ５５を本発明の光ディスク５０の凹部に装着した。
磁性ハブ５５は、凹部５４の外周面を押しつぶして固定しても良いが、凹部５４の形状を変化させることで簡単に作成することができる。
図６の光ディスク５０において磁性ハブ５５を確実に基板５１に装着するために、図７（ａ）と図７（ｂ）は、図６の光ディスク５０の第１変形例である光ディスク９０を示す。基板９１、記録層９２、光透過層９３、凹部９４と磁性ハブ９５に加えて、光ディスク９０は、基板９１に磁性ハブ９５を溶着する凸部９６を備える。光ディスク９０の磁性ハブ９５は図６の磁性ハブ５５と等価である。図７（ｂ）は、凸部９６を超音波溶着又は熱により光ディスク９０の半径方向で内方に押しつぶした後の溶着部９７の形状を示している。凹部９４の周面に凸部９６を設けることにより、簡単に磁性ハブ９５を基板９１に装着することができる。このとき、超音波溶着に必要な凸部９６の高さは、超音波溶着した後に、磁性ハブ９５が基板９１から脱着しなければ良い。本発明の光ディスク９０は、凹部９４を有しているため、脱着しろは少なくてすむ。凸部９６を含む光ディスク９０の全体高さをｄ２とし、ディスク本体の厚さ、即ち、部材９１〜９３の合計厚さをｄ１として、凸部９６の高さ（ｄ２−ｄ１）は、基板９１の光投入面と反対側に１ｍｍ程度あれば十分であるが、実験したところ好ましくは１ｍｍから５ｍｍが良い。
また、凸部９６の幅は、０．１ｍｍ以上を基板９１上に形成することにより、溶着部９７が構成できる。実験の結果、凸部９６の幅は、０．２ｍｍ以上が好ましいが、０．２〜１０ｍｍがより好ましい。
しかしながら、例えば、幅０．１ｍｍ、高さ５ｍｍの凸部９６を射出成形した時、凸部９６への樹脂の転写が不安定となる。また、凹部９４を通過した樹脂は、凸部９６が存在するため、樹脂の流れが乱され、凸部９６の下面、即ち、ディスクをクランプする領域も不安定となる可能性がある。
そこで、凸部９６を安定的に形成するために、図８は、図６の光ディスク５０の第２変形例である光ディスク１００を示す。光ディスク１００は、基板１０１、記録層１０２、光透過層１０３、凹部１０４、磁性ハブ１０５と凸部１０６を備えると共に、記録層１０２の外周側と内周側に、夫々、配置された信号領域１０７とディスククランプ領域１０８を有する。信号領域１０７とディスククランプ領域１０８は信号開始境界によって分離される。図８において、記録層１０２の下面の信号領域１０７がレーザ光投入面を占める一方、記録層１０２の下面のディスククランプ領域１０８が平坦に形成される。又、凹部１０４は、記録層１０２のディスククランプ領域１０８に対応する領域内で基板１０１に設けられている。光ディスク１００では、凸部１０６が、２個の段部ｔ１とｔ２を有する。凸部１０６が２個の段部ｔ１とｔ２を有することにより、樹脂は、光ディスク１００において図７の光ディスク９０よりも円滑に流動する。そのため、ディスククランプ領域１０８を犠牲にすることなく、溶着しろを作成できる。凸部１０６の内周面ｆ１と外周面ｆ２は、光投入面に垂直であっても構わないが、光投入面に垂直な面に対して傾斜させる方が樹脂の流動性のためにより好ましい。図８の凸部１０６では、内周面ｆ１は光投入面に垂直であり、外周面ｆ２だけを光投入面に垂直な面に対して傾斜させている。
また、凸部１０６の外周面ｆ２を、光ディスク１００の半径方向において記録層１０２の信号開始境界に対応する位置の内側に配置することにより、射出成形時の圧力が信号領域１０７で再び高くなるため、転写が有利に働くと共に、ディスククランプ領域１０８の強度が上がるという２つの利点が得られる。実験によれば、傾斜させた領域ｆ２も含めて凸部１０６の幅は、１ｍｍ以上あれば良いが、２〜８ｍｍがより望ましい。
図９は、図６の光ディスク５０を装着したモータドライブの断面を示す。磁性ハブ５５を装着した光ディスク５０が、カートリッジ１１３内に導入される。光ディスク５０は、モータ１１４内に配置した磁石１１１により保持される。図９に示すように、本発明の光ディスク５０を用いた場合には、磁性ハブ５５を用いることにより、機械的にディスクを固定する場合よりもモータドライブを薄く設計できると共に、凹部を持たない光ディスク形状に比べて、カートリッジ１１３自体の厚さも薄くできる。
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる光ディスク１２０の断面を示す。光ディスク１２０は、光透過層１２１、第１記録層１２２、ＵＶ樹脂からなる中間層１２３、第２記録層１２４とディスク成型金型２００により成型した基板１２５を含むと共に、凹部１２６を有する。ディスク成型金型２００により凹部１２６を設けた基板１２５は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層１２１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。
本発明の光ディスク１２０の中間層１２３及び第一記録層１２２の作製方法を説明する。まず基板１２５を成型した後、信号の記録再生を行う第二記録層１２４をスパッタリングによって製膜する。製膜後、ＵＶ樹脂をスピンコートすることによって中間層１２３を形成する。第一記録層１２２用のスタンパを中間層１２３に密着させ、溝を中間層１２３に作製する。第一記録層１２２用のスタンパを取り外した後、第一記録層１２２を第二記録層１２４まで光が透過するような厚さに調整しながらスパッタリングによって製膜し、さらに、実施の形態１と同様に、ポリカーボネートシートを第１記録層１２２に接着することによって、光透過層１２１を形成する。ここでは、第二記録層１２４から光透過層１２１の表面までの厚さが１００ミクロンとなるように、中間層１２３の厚さを２５ミクロン、ポリカーボネートシートの厚さを５０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さを２５ミクロンに設定した。
光ディスク１２０の記録再生は、記録層１２２と１２４の各々にフォーカス、トラッキングを合わせて行う。このため、第一記録層１２２を透過した光及び反射光によって、第二記録層１２４の記録再生することになる。第一記録層１２２を通過してきた第二記録層１２４の反射光は、記録層が一層しかない時に比べて光量が低下するため非常に精度を高くすることが要求される。本実施の形態では、光透過層１２１の反対側の面に凹部１２６を設ける構成にし、溝の転写率を増加させることができるため、従来の光ディスクよりも高精度な溝を作製することが可能となる。
図１１は、図１０の光ディスク１２０の変形例である光ディスク１３０を示す。光ディスク１３０では、図６の磁性ハブ５５に相当する金属ハブ１３５が凹部１２６に装着されている。従って、光ディスク１３０では、図１０の光ディスク１２０の効果に加えて図６の光ディスク５０の効果を得ることができる。
本発明の実施の形態では、光透過層にポリカーボネートのシートを用いたが、限定するものではなく、例えばオレフィン系の樹脂シートやアクリル樹脂シート、又はＵＶ樹脂のみやＵＶ樹脂とポリカーボネートのシートを代用しても良い。
また、光透過層の厚みを０．１ｍｍとしたが、限定するものではなく、例えばポリカーボネートシートの厚みを０．２５ｍｍ、ＵＶ樹脂の厚みを５０μｍとして０．３ｍｍの光透過層を作製しても同様の効果が得られる。
以上の説明から明らかなように、本発明による光ディスク媒体を使えば、ディスクチルトを小さな値に維持したまま基板成型時の転写性を大幅に向上させることができ、且つ薄型化が図れるので、ディスクチルトが小さな値に抑えられていると共に大容量・高密度・薄型化に好適な光ディスクを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の光ディスクの基板を成形するためのディスク成形金型の断面図である。
図２は、本発明の実施の形態１にかかる光ディスクの断面図である。
図３は、図２の光ディスクの基板の成型時の半径と転写率の関係を表すグラフである。
図４は、図２の光ディスクの凹部の大きさと転写率の関係を示す表である。
図５は、図２の光ディスクのトラックピッチと転写率の関係を表すグラフである。
図６は、本発明の実施の形態２にかかる光ディスクの断面図である。
図７（ａ）と図７（ｂ）は、図６の光ディスクの第１変形例である光ディスクの断面図である。
図８は、図６の光ディスクの第２変形例である光ディスクの断面図である。
図９は、図６の光ディスクを装着したモータドライブの断面図である。
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる光ディスクの断面図である。
図１１は、図１０の光ディスクの変形例である光ディスクの断面図である。
図１２は、従来の光ディスクスクの断面図である。
【図１】
2003085655.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2003085655.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年2月6日(2004.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【特許請求の範囲】
【請求項１】  中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項２】  前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項３】  前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項４】  前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項５】  トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク媒体。
【請求項６】  中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けると共に、磁性プレートを前記凹部に装着したことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項７】  前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項８】  前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項９】  前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項１０】  トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項６記載の光ディスク媒体。
【請求項１１】  中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有すると共に、少なくとも２層から成る記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項１２】  前記中心穴の直径が１５ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１３】  前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１４】  前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１５】  トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１１記載の光ディスク媒体。
【請求項１６】  中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有すると共に、少なくとも２層から成る記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けると共に、金属プレートを前記凹部に装着したことを特徴とする光ディスク媒体。
【請求項１７】  前記凹部の領域の直径が１１ｍｍ以上とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項１８】  前記中心穴の直径をｗとし、前記凹部の直径をｗ１とした時、Ｗ＝ｗ／ｗ１で示す比率が０．４〜０．９とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項１９】  前記凹部の領域の深さをｄ（ｍｍ）、前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ１−ｄが０．１＜ｄ１−ｄ＜１．２とすることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２０】  トラックピッチが０．４ミクロン以下であることを特徴とする請求項１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２１】  前記光ディスク媒体のディスク本体の厚さに対して所望の高さを有する凸部を、前記光ディスク媒体の前記光透過面と反対側の前記面に設けたことを特徴とする請求項６又は１６記載の光ディスク媒体。
【請求項２２】  前記凸部を含む前記光ディスク媒体の全体高さをｄ２（ｍｍ）、前記ディスク本体の厚さをｄ１（ｍｍ）とした時、ｄ２−ｄ１＜５であることを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２３】  前記凸部の幅が０．１ｍｍよりも大きいことを特徴とする請求項２２記載の光ディスク媒体。
【請求項２４】  前記凸部が２個の段部を有することを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２５】  前記凸部の外周面を、前記光ディスク媒体の半径方向において前記記録層の前記信号開始境界に対応する位置の内側に配置したことを特徴とする請求項２４記載の光ディスク媒体。
【請求項２６】  前記凸部の前記外周面と内周面の少なくとも一方が前記レーザ光投入面に垂直な面に対して傾斜していることを特徴とする請求項２５記載の光ディスク媒体。
【請求項２７】  前記凸部の内周面を変形させることを特徴とする請求項２１記載の光ディスク媒体。
【請求項２８】  前記凸部を超音波又は熱で溶解することによって変形させることを特徴とする請求項２６記載の光ディスク媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、高密度に対応した光ディスク媒体に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、光ディスクのＡＶ（オーディオ・ビジュアル）への応用が活発である。例えば、主に映画コンテンツ向けのＤＶＤ（Digital Versatile Disc）では、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷといった追記型や書換型のフォーマットが開発され、ＶＴＲの次世代録画機として普及しつつある。今後ＢＳデジタル放送やブロードバンド通信の普及で、より高画質の圧縮映像を記録できる光ディスク・フォーマットや、同じ容量でもより小型なポータブルでネットワーク親和性の高い光ディスク・フォーマットの登場が期待される。
【０００３】
これら次世代の光ディスクでは、高密度化が必須である。現在提案されているＤＶＤでは、直径１２０ｍｍのディスク内に４．７ＧＢの容量を持つが、デジタル放送と同画質のＲＯＭや、記録再生を行うためには容量では２０ＧＢ以上必要となる。この時、密度は５倍以上が必要である。
通常、光ディスクの密度は、記録再生の光ビームのスポット径に依存し、光ビームのスポット径は、λ／ＮＡ（λ：波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）によって決まる。従って、高密度化するためには、波長を短くして、高ＮＡ化を図ることが必要になる。波長を一定とした場合、ＮＡを高くしていくと、ディスクの傾きから起因するコマ収差が問題となってくるため、光ビームが透過する層を薄くする方法がとられる。このような方法を用いた光ディスク媒体が、特許文献１に提案されている。
【０００４】
図１２は、従来の光ディスク３００の断面を示す。従来の光ディスク３００は、光透過層３０１と、光透過層３０１を介してレーザスポット３０４を受ける記録層３０２と、基板３０３とを含む。基板３０３は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層３０１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されており、厚さは約０．００３〜０．１７７ｍｍの範囲である。このような構成の光ディスク３００を用いて、従来よりも狭トラックピッチ化することにより、記録再生ビームの波長を４００ｎｍ前半、ＮＡ０．８５の対物レンズを用いて、ＤＶＤの５倍以上の密度が確保できる。
【０００５】
しかしながら、狭トラックピッチを実現するためには、高精細・高精度な光ディスク基板の開発が不可欠である。中でも、成型工程は、狭ピッチのトラックや微細なプリピットをいかに精度良く転写できるかが重要となる。このような形状の転写を信号記録面の内周から外周まで均一に成型することは非常に困難である。通常は、成型機の金型温度を上昇させることで、内外周の転写はある程度等しく出来る。しかし、金型温度を上昇させると、基板自体のそりが大きくなり、システムとして成り立たなくなる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３２６４３５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑み、基板成型、信号品質が安定で装置の薄型化に適し、高密度な光ディスク媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の光ディスク媒体は、中心穴から半径方向で外方に信号開始境界まで延在する内周領域及び前記信号開始境界から半径方向で外方に延在する信号領域を有する記録層と、前記記録層の上に配置された光透過層とを備えて、前記光透過層を介して前記記録層より情報の再生又は記録と再生を行うように、前記記録層の前記光透過層側の面の前記信号領域がレーザ光投入面を占める光ディスク媒体において、前記記録層の前記光透過層側の前記面の前記内周領域が平坦に形成されており、更に、前記光ディスク媒体の前記光透過層と反対側の面に、前記記録層の前記内周領域に対応する領域内で凹部を設けたものである。
【０００９】
【発明の効果】
本発明による光ディスク媒体を使えば、ディスクチルトを小さな値に維持したまま基板成型時の転写性を大幅に向上させることができ、且つ薄型化が図れるので、ディスクチルトが小さな値に抑えられていると共に大容量・高密度・薄型化に好適な光ディスクを提供することができる。
【００１０】
【発明を実施するための最良の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の光ディスクの基板を成形するためのディスク成型金型２００を示す。このディスク成型金型２００を成型機に取り付けることで、光ディスク基板を作製する。基板は、固定側金型２０２と可動側金型２０３の間にできるキャビティ２０９と呼ばれる隙間に、導入口２０８より基板材料となる樹脂を充填することで形成される。信号の記録再生領域になる溝又はピットを形成したスタンパ２０１は、スタンパ係止部２０４によって固定され基板に溝又はピットが転写される。なお、固定側金型２０２と可動側金型２０３は、夫々、離型気体導入路２０５と２０６を有する。
【００１１】
次に成型時の動作を説明する。最初に、可動側金型２０３が固定側金型２０２に接する前に樹脂導入口２０８より、高温に溶解した樹脂をキャビティ２０９に導入する。可動側金型２０３が固定側金型２０２と接し、圧力を加えることで、キャビティ２０９の隙間にディスクが形成される。この時導入する樹脂の温度は、３８０℃程度、固定側金型２０２と可動側金型２０３の温度は、１２０℃程度に設定する。金型の温度が樹脂温度に比べて低いのは、金型中において、ディスクを冷却して固めるためである。
本発明の光ディスクの基板は、このディスク成型金型２００を用いて作製し、基板の凹部の形状は、環状突出部２０７によって様々な大きさに作製した。
【００１２】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１にかかる光ディスク３０の断面を示す。光ディスク３０は、ディスク成型金型２００により成型した基板３３、記録層３２と光透過層３１を含む。ディスク成型金型２００により凹部３４を設けた基板３３は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層３１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてしてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。図２において、記録層３２の上面の外周側の信号領域１０７（図８）がレーザ光投入面となる一方、記録層３２の上面の内周側のディスククランプ領域１０８（図８）が平坦に形成される。図８の外周側信号領域１０７と内周側ディスククランプ領域１０８は信号開始境界によって分離される。又、凹部３４は、記録層３２のディスククランプ領域１０８に対応する領域内で基板３３に設けられている。ここでは、光透過層３１が１００ミクロンの厚さを有するように、ポリカーボネートシートの厚さが７０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さが３０ミクロンに設定される。本実施の形態では、ＵＶ樹脂をスピンコートすることによって、ポリカーボネートシートを記録層３２に接着した。又、記録再生用の案内溝を基板３３に設ける構成とし、案内溝の深さを１４０ｎｍとした。更に、光ディスク３０は中心穴３５を有する。
【００１３】
図３は、光ディスク３０の基板３３の成形時の半径と転写率の関係を示す。前述した従来の光ディスク３００（図１２）の基板３０３の値を比較のため図３に示した。図３において、横軸は基板３３の半径（ｍｍ）を示し、縦軸は、溝深さ（ｎｍ）の転写率を示す。従来の光ディスク基板が外周部に行くに連れて、転写が悪くなるのに対し、本発明の光ディスク３０の基板３３では、金型温度が同じでありながらも内周から外周まで、同じ溝深さを得ることができる。
【００１４】
これは、光ディスク３０の基板３３に凹部３４を設けていることに起因する。基板３３の成型時、樹脂は高温のままで金型内に導入される。しかし、金型温度は、樹脂が固化する温度であるため、樹脂の導入と同時に冷却が始まる。ここで、従来の光ディスク３００の基板３０３のように光投入面及び反対面に凹凸がない時は、樹脂は冷却されながら外周部に到達するため、スタンパ上に形成された高密度の溝、つまり細い溝に樹脂がうまく入り込まず、結果、転写性が悪くなる。
【００１５】
一方、本発明の光ディスク３０の基板３３の場合、金型内に入ってきた樹脂は、一度凹部３４で絞りこまれる。この時、絞り込まれたことにより樹脂の圧力が高くなり、温度は、再加熱された状態となる。従って、凹部３４を通過した樹脂は、温度が高いまま基板３３の外周部まで到達する結果、高密度に構成された溝にも樹脂が完全に転写される。また、金型温度を低いままで基板３３の成型が可能となるため、金型温度が高温になる時の基板３３のチルトの増大がない。
（表１）は、基板３３の厚さを１．１ｍｍ、外径を８０ｍｍに設定し、凹部３４の大きさを、基板内径から２ｍｍ、深さを０．３ｍｍとした時の、中心穴３５の直径、即ち、ディスク内径ｗ（ｍｍ）とディスク半径方向位置ｒ（ｍｍ）での転写率を示す。転写率は、トラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。成型時の樹脂の温度は３８０℃、金型温度は、１２５℃とした。形成した溝の直径は、２２〜７９ｍｍである。
【００１６】
【表１】
2003085655.tif 000017
【００１７】
（表１）から、ディスク内径ｗが６ｍｍと非常に小さいディスクにおいても転写率が９７％と非常に良い値が得られている。ディスク内径が小さい場合、樹脂の冷却から信号外周部の転写が難しくなるが、本発明によれば、ディスク内径ｗが２０ｍｍよりも小さい場合十分な転写率が得られ、かつ、ディスク内径ｗが６ｍｍ以下であっても使用可能なディスクを作製することができる。
【００１８】
図４は、基板３３の厚さを１．１ｍｍ、外径を８０ｍｍと設定し、凹部３４の大きさを様々に変化させた時の、凹部の大きさと転写率の関係を示す。凹部３４の深さは、０．３ミクロンとした。転写率は、トラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。比率Ｗは、ディスク内径をｗ（ｍｍ）とし、凹部３４の直径をｗ１（ｍｍ）とした時の（ｗ／ｗ１）で示した。この時、凹部３４の幅ｂ（ｍｍ）は、式｛ｂ＝（ｗ１−ｗ）／２｝で表される。
【００１９】
図４より、内径ｗによらず、比率Ｗが０．８９では、若干の転写率の低下がみられるが、９５％程度であるため、記録再生にはほとんど影響のないレベルだと考えられる。なお、記録再生を満足なレベルで行うために、転写率は９０％を越えることが好ましい。本発明の光ディスク基板３３を用いた実施の形態によって、内径ｗが８〜１５ｍｍまでにおいて、Ｗが０．４４〜０．８９までの間で十分な転写率が得られることが可能になった。
【００２０】
また、図４で内径ｗが１５ｍｍ又は１６ｍｍで、Ｗ＝１のところは、従来のディスク形状と同じであるが、内径ｗが１６ｍｍの場合、本発明の効果がほとんど得られないことが分かった。これは、内径ｗが大きいために、樹脂の導入路が大きくなるため、転写率が上がるものと考えられる。本実施の形態では、内径ｗが１５ｍｍにおいて、Ｗ＝１との差異が認められることから、内径ｗが１５ｍｍ以下のディスクにおいて、本発明の効果が得られる。
【００２１】
【表２】
2003085655.tif 000018
【００２２】
（表２）は、基板３３の厚さを１．２ｍｍ、外径を８０ｍｍと設定し、凹部３４の深さを様々に変化させた時の、凹部３４の深さと転写率の関係を示す。ディスク内径ｗと凹部３４の直径ｗ１の比Ｗは、０．７とした。転写率は、先と同様にトラックピッチ０．３ミクロン、溝幅０．２ミクロン、溝深さ３０ｎｍスタンパを用いて、成型した基板３３の溝深さをスタンパの溝深さで除算して計算した。図２に示すように、凹部３４の深さは、凹部３４の領域の深さをｄ、ディスク本体、即ち、部材３１〜３３の合計厚さをｄ１として、（ｄ１−ｄ）で表される。凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は、凹部３４の底面から光透過層３１の表面までの距離を表している。ここでは、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）を１．２（即ち、凹部３４がない状態）から、０．１まで変化させた。
【００２３】
凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）を１．２ｍｍから１．１ｍｍにするだけで劇的に転写率が良くなることが分かった。反対に、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）が０．１では、ディスク本体が残っている厚さが０．１ｍｍでしかないため、樹脂の充填が不十分になり転写率が下がる。さらに、この場合は成型工程から製膜工程に移動させる時の基板３３のハンドリング時において、ディスク内径が変形してしまい、現実には使用に耐えないものとなった。しかしながら、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）が０．２ｍｍになると、転写率とハンドリングが共に良くなる。ディスク本体の剛性は、おおよそ厚さの３乗に比例するため、ハンドリング時にディスクが変形することがなくなるものと思われる。このことから、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は、０．１２ｍｍよりも小さく且つ、０．１ｍｍよりも厚い範囲で、本発明が成り立つことが確認できた。さらに、凹部３４の剛性を考えると、凹部３４の深さ（ｄ１−ｄ）は０．３〜０．８ｍｍの範囲が最も良い。
【００２４】
図５は、光ディスク３０の基板３３のトラックピッチと転写率の関係を示す。ここで用いた本発明の光ディスク３０は、Ｗ＝０．８、ｄ１−ｄ＝０．６ｍｍのものを用いた。成型時に用いたスタンパは、溝の深さが３０ｎｍ、溝の凹部（グルーブ）と凸部（ランド）の幅の比は１：１であり、トラックピッチをゾーンごとに変化させたものである。図５において、トラックピッチが０．４μｍよりも狭くなると、従来の光ディスクでは、溝への転写が悪くなる。一方、本発明の光ディスクを用いると、トラックピッチ０．２μｍにおいても、十分な転写が可能となった。
【００２５】
なお、本実施の形態では、外形を８０ｍｍと設定し実験をおこなったが、この外形に限定されるものではなく、例えば外形が約５０ｍｍや１２０ｍｍの光ディスク基板においても同様の効果がえられる。
【００２６】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２にかかる光ディスク５０の断面を示す。光ディスク５０は、ディスク成型金型２００により成型した基板５１、記録層５２と光透過層５３を含むと共に、凹部５４を有する。ディスク成型金型２００により凹部５４を設けた基板５１は、通常ポリカーボネートで構成されている。光透過層５３は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。ここでは、光透過層５３が１００ミクロンの厚さを有するように、ポリカーボネートシートの厚さが７０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さが３０ミクロンに設定される。又、記録再生用の案内溝を基板５１に設ける構成とし、案内溝の深さを１４０ｎｍとした。更に、磁性体からなるハブ５５を、基板５１の凹部５４に装着する。ハブ５５は、凹部５４の上に接着剤で固定されるか又は、基板５１の一部を超音波溶着して固定される。
【００２７】
通常、光ディスク５０のターンテーブルへの固定は、ディスクの上面に位置するハブによって機械的に固定する方法と、ターンテーブルにディスク固定爪をもち、ディスクを下から突き当てることによって固定する方法、磁性体からなるハブを装着しモータ上に磁石を配置することによって固定する方法がある。ディスクの上面にハブを配置すると、ハブ部分の高さが必要になってくるため、ディスクドライブの薄型化を考える上では、不利となる。そこで本発明では、図６に示した磁性体からなるハブ５５を本発明の光ディスク５０の凹部に装着した。
磁性ハブ５５は、凹部５４の外周面を押しつぶして固定しても良いが、凹部５４の形状を変化させることで簡単に作成することができる。
【００２８】
図６の光ディスク５０において磁性ハブ５５を確実に基板５１に装着するために、図７（ａ）と図７（ｂ）は、図６の光ディスク５０の第１変形例である光ディスク９０を示す。基板９１、記録層９２、光透過層９３、凹部９４と磁性ハブ９５に加えて、光ディスク９０は、基板９１に磁性ハブ９５を溶着する凸部９６を備える。光ディスク９０の磁性ハブ９５は図６の磁性ハブ５５と等価である。図７（ｂ）は、凸部９６を超音波溶着又は熱により光ディスク９０の半径方向で内方に押しつぶした後の溶着部９７の形状を示している。凹部９４の周面に凸部９６を設けることにより、簡単に磁性ハブ９５を基板９１に装着することができる。このとき、超音波溶着に必要な凸部９６の高さは、超音波溶着した後に、磁性ハブ９５が基板９１から脱着しなければ良い。本発明の光ディスク９０は、凹部９４を有しているため、脱着しろは少なくてすむ。凸部９６を含む光ディスク９０の全体高さをｄ２とし、ディスク本体の厚さ、即ち、部材９１〜９３の合計厚さをｄ１として、凸部９６の高さ（ｄ２−ｄ１）は、基板９１の光投入面と反対側に１ｍｍ程度あれば十分であるが、実験したところ好ましくは１ｍｍから５ｍｍが良い。
【００２９】
また、凸部９６の幅は、０．１ｍｍ以上を基板９１上に形成することにより、溶着部９７が構成できる。実験の結果、凸部９６の幅は、０．２ｍｍ以上が好ましいが、０．２〜１０ｍｍがより好ましい。
しかしながら、例えば、幅０．１ｍｍ、高さ５ｍｍの凸部９６を射出成形した時、凸部９６への樹脂の転写が不安定となる。また、凹部９４を通過した樹脂は、凸部９６が存在するため、樹脂の流れが乱され、凸部９６の下面、即ち、ディスクをクランプする領域も不安定となる可能性がある。
【００３０】
そこで、凸部９６を安定的に形成するために、図８は、図６の光ディスク５０の第２変形例である光ディスク１００を示す。光ディスク１００は、基板１０１、記録層１０２、光透過層１０３、凹部１０４、磁性ハブ１０５と凸部１０６を備えると共に、記録層１０２の外周側と内周側に、夫々、配置された信号領域１０７とディスククランプ領域１０８を有する。信号領域１０７とディスククランプ領域１０８は信号開始境界によって分離される。図８において、記録層１０２の下面の信号領域１０７がレーザ光投入面を占める一方、記録層１０２の下面のディスククランプ領域１０８が平坦に形成される。又、凹部１０４は、記録層１０２のディスククランプ領域１０８に対応する領域内で基板１０１に設けられている。光ディスク１００では、凸部１０６が、２個の段部ｔ１とｔ２を有する。凸部１０６が２個の段部ｔ１とｔ２を有することにより、樹脂は、光ディスク１００において図７の光ディスク９０よりも円滑に流動する。そのため、ディスククランプ領域１０８を犠牲にすることなく、溶着しろを作成できる。凸部１０６の内周面ｆ１と外周面ｆ２は、光投入面に垂直であっても構わないが、光投入面に垂直な面に対して傾斜させる方が樹脂の流動性のためにより好ましい。図８の凸部１０６では、内周面ｆ１は光投入面に垂直であり、外周面ｆ２だけを光投入面に垂直な面に対して傾斜させている。
【００３１】
また、凸部１０６の外周面ｆ２を、光ディスク１００の半径方向において記録層１０２の信号開始境界に対応する位置の内側に配置することにより、射出成形時の圧力が信号領域１０７で再び高くなるため、転写が有利に働くと共に、ディスククランプ領域１０８の強度が上がるという２つの利点が得られる。実験によれば、傾斜させた領域ｆ２も含めて凸部１０６の幅は、１ｍｍ以上あれば良いが、２〜８ｍｍがより望ましい。
【００３２】
図９は、図６の光ディスク５０を装着したモータドライブの断面を示す。磁性ハブ５５を装着した光ディスク５０が、カートリッジ１１３内に導入される。光ディスク５０は、モータ１１４内に配置した磁石１１１により保持される。図９に示すように、本発明の光ディスク５０を用いた場合には、磁性ハブ５５を用いることにより、機械的にディスクを固定する場合よりもモータドライブを薄く設計できると共に、凹部を持たない光ディスク形状に比べて、カートリッジ１１３自体の厚さも薄くできる。
【００３３】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３にかかる光ディスク１２０の断面を示す。光ディスク１２０は、光透過層１２１、第１記録層１２２、ＵＶ樹脂からなる中間層１２３、第２記録層１２４とディスク成型金型２００により成型した基板１２５を含むと共に、凹部１２６を有する。ディスク成型金型２００により凹部１２６を設けた基板１２５は、通常ポリカーボネートで形成されている。光透過層１２１は、ポリカーボネートの薄いシートと、接着剤としてのＵＶ樹脂又は感圧性接着剤などとで構成されている。
【００３４】
本発明の光ディスク１２０の中間層１２３及び第一記録層１２２の作製方法を説明する。まず基板１２５を成型した後、信号の記録再生を行う第二記録層１２４をスパッタリングによって製膜する。製膜後、ＵＶ樹脂をスピンコートすることによって中間層１２３を形成する。第一記録層１２２用のスタンパを中間層１２３に密着させ、溝を中間層１２３に作製する。第一記録層１２２用のスタンパを取り外した後、第一記録層１２２を第二記録層１２４まで光が透過するような厚さに調整しながらスパッタリングによって製膜し、さらに、実施の形態１と同様に、ポリカーボネートシートを第１記録層１２２に接着することによって、光透過層１２１を形成する。ここでは、第二記録層１２４から光透過層１２１の表面までの厚さが１００ミクロンとなるように、中間層１２３の厚さを２５ミクロン、ポリカーボネートシートの厚さを５０ミクロン、ＵＶ樹脂の厚さを２５ミクロンに設定した。
【００３５】
光ディスク１２０の記録再生は、記録層１２２と１２４の各々にフォーカス、トラッキングを合わせて行う。このため、第一記録層１２２を透過した光及び反射光によって、第二記録層１２４の記録再生することになる。第一記録層１２２を通過してきた第二記録層１２４の反射光は、記録層が一層しかない時に比べて光量が低下するため非常に精度を高くすることが要求される。本実施の形態では、光透過層１２１の反対側の面に凹部１２６を設ける構成にし、溝の転写率を増加させることができるため、従来の光ディスクよりも高精度な溝を作製することが可能となる。
【００３６】
図１１は、図１０の光ディスク１２０の変形例である光ディスク１３０を示す。光ディスク１３０では、図６の磁性ハブ５５に相当する金属ハブ１３５が凹部１２６に装着されている。従って、光ディスク１３０では、図１０の光ディスク１２０の効果に加えて図６の光ディスク５０の効果を得ることができる。
【００３７】
本発明の実施の形態では、光透過層にポリカーボネートのシートを用いたが、限定するものではなく、例えばオレフィン系の樹脂シートやアクリル樹脂シート、又はＵＶ樹脂のみやＵＶ樹脂とポリカーボネートのシートを代用しても良い。
また、光透過層の厚みを０．１ｍｍとしたが、限定するものではなく、例えばポリカーボネートシートの厚みを０．２５ｍｍ、ＵＶ樹脂の厚みを５０μｍとして０．３ｍｍの光透過層を作製しても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の光ディスクの基板を成形するためのディスク成形金型の断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態１にかかる光ディスクの断面図である。
【図３】  図２の光ディスクの基板の成型時の半径と転写率の関係を表すグラフである。
【図４】  図２の光ディスクの凹部の大きさと転写率の関係を示す表である。
【図５】  図２の光ディスクのトラックピッチと転写率の関係を表すグラフである。
【図６】  本発明の実施の形態２にかかる光ディスクの断面図である。
【図７】  （ａ）と（ｂ）は、図６の光ディスクの第１変形例である光ディスクの断面図である。
【図８】  図６の光ディスクの第２変形例である光ディスクの断面図である。
【図９】  図６の光ディスクを装着したモータドライブの断面図である。
【図１０】  本発明の実施の形態３にかかる光ディスクの断面図である。
【図１１】  図１０の光ディスクの変形例である光ディスクの断面図である。
【図１２】  従来の光ディスクスクの断面図である。
【符号の説明】
３０  光ディスク
３１  光透過層
３２  記録層
３３  基板
３４  凹部
３５  中心穴
５０  光ディスク
１２０  光ディスク
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003085655.tif 000019
【図２】
2003085655.tif 000020
【図３】
2003085655.tif 000021
【図４】
2003085655.tif 000022
【図５】
2003085655.tif 000023
【図６】
2003085655.tif 000024
【図７】
2003085655.tif 000025
【図８】
2003085655.tif 000026
【図９】
2003085655.tif 000027
【図１０】
2003085655.tif 000028
【図１１】
2003085655.tif 000029
【図１２】
2003085655.tif 000030
【国際調査報告】
2003085655.tif 000031
2003085655.tif 000032
2003085655.tif 000033
2003085655.tif 000034
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