(57)【要約】本発明は、基板と記録層と保護層からなり、保護層側からレーザ光が照射される光ディスクであり、直径が５０ｍｍよりも大きい基板と、基板に設けられた記録層と、記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される基板よりも薄い保護層とを備え、全体の厚みを０．７ｍｍ以上としている。
2004015703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径が５０ｍｍよりも大きい基板と、
上記基板に設けられた記録層と、
上記記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される上記基板よりも薄い保護層とを備え、
全体の厚みを０．７ｍｍ以上とした光ディスク。
【請求項２】
上記基板は、厚さが０．６ｍｍ以上である請求の範囲第１項記載の光ディスク。
【請求項３】
上記保護層は、厚さがほぼ０．１ｍｍである請求の範囲第１項記載の光ディスク。
【請求項４】
直径がほぼ８０ｍｍの基板と、
上記基板に設けられた記録層と、
上記記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．１ｍｍの保護層とを備え、
全体の厚みを０．９４ｍｍ以上とした光ディスク。
【請求項５】
上記基板は厚さが０．８４ｍｍ以上である請求の範囲第４項記載の光ディスク。
【請求項６】
直径がほぼ５０ｍｍの基板と、
上記基板に設けられた記録層と、
上記記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．１ｍｍの保護層とを備え、
全体の厚みを０．７ｍｍ以上とした光ディスク。
【請求項７】
上記基板は、厚さが０．６ｍｍ以上である請求の範囲第６項記載の光ディスク。
【請求項８】
直径がほぼ５１．５ｍｍの基板と、
上記基板に設けられた記録層と、
上記基板に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．０８ｍｍの保護層とを備え、
全体の厚みを０．８ｍｍ以上とした光ディスク。
【請求項９】
上記基板は、厚さが０．７２ｍｍ以上である請求の範囲第８項記載の光ディスク。
【請求項１０】
少なくとも基板と、
上記基板に積層された状態で設けられる単層構造又は多層構造からなる記録層と、
上記記録層に積層されるように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される上記基板よりも薄い保護層とを備え、
上記基板と上記記録層は下記条件を満足するように形成されている光ディスク。
2004015703.tif 000013
但し、ｙは上記光ディスクの厚さ方向の変位を表し、ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は上記光ディスクを構成する各層の厚さを表し、ｍは上記光ディスクを構成する各層の総数（ｍ≧２）を表し、Ｅｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は上記光ディスクを構成する各層のヤング率を表し、ｅ（ｙ）は前記光ディスクで生じるひずみを表し、ｅｏは上記光ディスクの初期ひずみを表し、αｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は温度又は／及び湿度による上記光ディスクを構成する各層における膨張係数を表し、Ｔは上記光ディスク周囲の温度又は／及び湿度の変化量を表し、θは上記光ディスクの反り量を表し、ｋは上記光ディスクの曲率を表し、ｌは上記光ディスクを構成する各層が積層されている部位の幅を表している。
【請求項１１】
上記光ディスクの許容できる最大反り量θと上記光ディスクを構成する各層が積層されている部位の幅であるｌと式（４）から、上記光ディスクの曲率ｋを計算し、この計算された上記光ディスクの曲率ｋと式（１）〜式（３）を用いて上記光ディスクを構成する各層の厚さを求めることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の光ディスク。
【請求項１２】
上記光ディスクは、直径が８０ｍｍ以下である請求の範囲第１１項記載の光ディスク。
【請求項１３】
上記保護層は、厚さが０．１ｍｍ以下である請求の範囲第１２項記載の光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、光ディスクに関し、特に、基板と記録層と保護層からなり、保護層側からレーザ光が照射される光ディスクに関する。
本出願は、日本国において２００２年８月９日に出願された日本特許出願番号２００２−２３２３１２を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照することにより、本出願に援用される。
【背景技術】  近年、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ）、携帯型パーソナルコンピュータなどや、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯型録音再生装置などの携帯型の情報記録処理端末について、記録処理される情報を保管するための記録媒体の開発が望まれている。
このような記録媒体として、安価で取り扱いの簡単なリムーバブルメディアとして光ディスクを用いた機器の開発がされ、更にその検討が進められている。
携帯型の情報記録処理端末は利便性の観点からコンパクトなサイズとなるため、用いられる光ディスクのディスクサイズは小さくなければならない。しかし、例えばビデオカメラやＰＤＡなど、情報量の大きなデータを用いる機器に対する使用を考えると、ディスク１枚あたりに記録することのできるデータの記録容量は大きくなければならない。
光ディスクに対して、高記録密度でのデータの記録又は再生を実現するためには、記録又は再生用のレーザ光の波長を短くし、かつ、記録又は再生用レーザ光を光ディスクへと集光する対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくする方法が一般的に用いられる。このような手法に基づいて、例えば、記録又は再生用レーザ光に波長が４５０ｎｍ以下である青色光が用いられ、対物レンズのＮ．Ａ．が０．７８以上とされ、０．１ｍｍ以下の薄い保護層を有する光ディスクを用いる方式の検討がされている構造である。
このように薄い保護層を有する光ディスクを例えば直径５０ｍｍ程度の小径の光ディスクに適用した場合、ディスク１枚あたり２ＧＢ以上の大容量のデータを記録し、再生することができる。
ところで、携帯型の情報記録処理端末に用いられる光ディスクは、持ち運び等による環境変化により、激しい温度や湿度の変化にさらされる。このため携帯型の情報記録処理端末に用いられる光ディスクは温度や湿度の変化によるディスクの反り量が小さくなければならない。
しかし、上述した薄い保護層を有する小径の光ディスクにおいては、温度や湿度が変化した際の反りに関しては具体的な知見がなかったため、これまでは、例えば、温度及び／又は湿度の変化による反りを考慮しないで、ディスク径とディスク厚の比率を固定して、ディスク厚を決定すればよいという考え方があった。
このように温度や湿度の変化を考慮せずにディスク厚を決定したのでは、温度や湿度の変化によって光ディスクに大きな反りが生じてしまい、光ディスクについて正確な情報信号の記録再生を行うことができなくなってしまうという問題がある。
【発明の開示】
本発明の目的は、上述したような従来の技術が有する問題点を解消することができる新規な光ディスクを提供することにある。
本発明の他の目的は、温度及び／又は湿度変化による反り量を低減することができる光ディスク及び光ディスクの製造方法を提供することにある。
本発明に係る光ディスクは、直径が５０ｍｍよりも大きい基板と、基板に設けられた記録層と、記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される上記基板よりも薄い保護層とを備え、全体の厚みを０．７ｍｍ以上としている。
本発明に係る他の光ディスクは、直径がほぼ８０ｍｍの基板と、基板に設けられた記録層と、記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．１ｍｍの保護層とを備え、全体の厚みを０．９４ｍｍ以上としている。
本発明に係る更に他の光ディスクは、直径がほぼ５０ｍｍの基板と、基板に設けられた記録層と、記録層に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．１ｍｍの保護層とを備え、全体の厚みを０．７ｍｍ以上としている。
本発明に係る更に他の光ディスクは、直径がほぼ５１．５ｍｍの基板と、基板に設けられた記録層と、基板に積層するように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される厚さ０．０８ｍｍの保護層とを備え、全体の厚みを０．８ｍｍ以上としている。
本発明に係る更に他の光ディスクは、少なくとも基板と、基板に積層された状態で設けられる単層構造又は多層構造からなる記録層と、記録層に積層されるように設けられ、記録又は再生用のレーザ光が入射される上記基板よりも薄い保護層とを備え、基板と上記記録層は下記条件を満足するように形成されている。
2004015703.tif 000003
2004015703.tif 000004
但し、ｙは上記光ディスクの厚さ方向の変位を表し、ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は上記光ディスクを構成する各層の厚さを表し、ｍは上記光ディスクを構成する各層の総数（ｍ≧２）を表し、Ｅｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は上記光ディスクを構成する各層のヤング率を表し、ｅ（ｙ）は前記光ディスクで生じるひずみを表し、ｅｏは上記光ディスクの初期ひずみを表し、αｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は温度又は／及び湿度による上記光ディスクを構成する各層における膨張係数を表し、Ｔは上記光ディスク周囲の温度又は／及び湿度の変化量を表し、θは上記光ディスクの反り量を表し、ｋは上記光ディスクの曲率を表し、ｌは上記光ディスクを構成する各層が積層されている部位の幅を表している。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明に係る光ディスクの概略構成を表す断面図である。
図２は、光ディスクのディスク直径と、本発明に係る光ディスクの製造方法により求めた光ディスクのディスク厚との関係を表す図である。
図３は、光ディスクの所定のディスク厚での最大反り量を測定する装置を表す概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明に係る光ディスクを図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る光ディスク１は、図１に示すように、基板１１の上に情報記録再生層１２が形成され、情報記録再生層１２の上に保護層１３が形成されている。情報記録再生層１２及び保護層１３は、それぞれ単層構造とすることもできるし、多層構造とすることもできる。情報記録再生層１２は、少なくとも反射膜、誘電体膜、記録膜を一層以上積層した構造を備える。この情報記録再生層１２を構成する記録膜には、相変化型の光記録材料からなる膜、光磁気記録膜、又は、有機色素を含む記録膜を用いることができる。本発明では記録膜として、例えば、相変化型の光記録材料からなる膜が用いられる。
光ディスク１に設けられる保護層１３の厚みは０．１ｍｍで、記録再生層１２には保護層１３を介して波長が４５０ｎｍ以下、例えば４０５ｎｍのレーザ光が、開口数（ＮＡ）を０．７８以上とする、例えばＮＡが０．８の対物レンズによって集光された状態で照射される。
本発明では、光ディスク１を構成する各層における力のつりあい式やモーメントのつりあい式等を用いて、各層の厚さや光ディスク１のディスク厚、すなわち、ディスク全体の厚さを求める。ここで、光ディスク１を構成する各層、例えば、情報記録再生層１２又は保護層１３が多層構造である場合の多層構造を構成する各層も含まれる。
光ディスク１を構成する各層による力のつりあい式は以下の式（５）のようになる。
2004015703.tif 000005
ここで、ｙは光ディスク１の厚さ方向の変位を表し、ｎｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は光ディスク１を構成する各層の厚さを表し、ｍは光ディスク１を構成する各層の総数を表し、Ｅｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は光ディスク１を構成する各層のヤング率を表し、ｅ（ｙ）は光ディスク１で生じるひずみを表し、αｉ（ｉ＝１，２，３・・・ｍ）は温度又は／及び湿度による光ディスク１を構成する各層における膨張係数を表し、Ｔは光ディスク１の周囲の温度又は／及び湿度の変化量を表している。
光ディスク１を構成する各層によるモーメントのつりあい式は以下の式（６）のようになる。
2004015703.tif 000006
光ディスク１で生じるひずみｅ（ｙ）は、円形のそりを仮定して、以下の式（３）で示される。
2004015703.tif 000007
ここで、ｅｏは光ディスク１の初期ひずみを表し、κは光ディスク１の曲率を表している。なお、曲率半径ｒは１／κである。
上記の式（５）、式（６）及び式（３）により、曲率κは、以下の式（７）により示すことができる。
2004015703.tif 000008
但し、式（７）におけるＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｐ、Ｑは、以下の式（８）及び式（９）の関係を満たしている。
2004015703.tif 000009
一方、光ディスク１における曲率と反り量との関係は以下の式（４）により示される。
2004015703.tif 000010
ここで、θは光ディスク１の反り量を表し、ｌは光ディスク１を構成する各層が積層されている部分の幅、すなわち、信号が記録されている、又は記録されうる光ディスクの半径方向の長さを表している。
光ディスクでは、ディスク直径と、信号が記録されている、又は記録されうる半径方向の長さとはほぼ比例関係にあるために、式（４）は、光ディスクの直径と光ディスクの反り量との関係を表しているともいえる。
上述した各式により、このような光ディスク１を構成する各層の厚さや光ディスク１のディスク厚（ディスク全体の厚さ）を求めるには、例えば、まず、光ディスク１の直径とほぼ比例関係にある信号の記録されている、又は記録されうる半径方向の長さｌと、反り量θの最大許容値を用いて式（４）から光ディスク１の曲率κを計算する。
ここで、例えば、光ディスクが厚さが０．１ｍｍの薄い保護層を有する光ディスクを有する場合には、例えば、光ディスクの反り量θの最大許容値は０．３度である。この場合に、光ディスクの反り量を０．３度以下に抑えるようにしたのは、０．３度以下であればコマ収差等の収差の影響を抑えることができるためである。
このようにして算出した曲率κと式（７）から、光ディスク１を構成する各層の厚さや光ディスク１の基板の厚さを求めることができる。例えば、上述した数式に基づいて光ディスク１のディスク全体の厚さ０．７ｍｍが求められると、保護層１３の厚さを０．１ｍｍとすると基板１１の厚さは０．６ｍｍとして求めることができる。記録再生層１２の厚さは、基板１１と保護層１３の厚さに対して充分薄いので考慮する必要はない。
上述した方法により求めた厚さの基板１１を例えばポリカーボネート、ポリオレフィン等により例えば射出成型法やプレス法を用いて作成する。作成された基板１１の上に、例えば、上述した方法により求めた厚さの情報記録再生層１２を例えばスパッタリング法、蒸着法、スピンコート法等により成膜する。成膜された情報記録再生層１２の上に、例えば、上述した方法により求めた厚さの保護層１３を例えば紫外線硬化樹脂、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ、アモルファスポリオレフィン、又は、変性アクリル等の材料を用いて形成する。保護層１３は、保護層１３を構成するフィルムを紫外線硬化樹脂、粘着剤、又は、紫外線硬化粘着剤で接着して形成してもよい。これにより、光ディスク１が完成する。
このように本発明に係る光ディスクの製造方法では、光ディスクの直径に応じて、温度及び／又は湿度変化による反り量を考慮した式を用いて、光ディスクを構成する各層の厚さやディスク全体の厚さを決定するようにしたので、周囲の温度や湿度が変化することにより大きな反りが生じることがなく、周囲の温度や湿度が変化する環境においても正確に情報信号の記録や再生を行うことができる光ディスクを製造することができる。
図２は、光ディスクのディスク直径と、上述した方法により求めた光ディスクのディスク全体の厚さとの関係を表している。ここで、ディスク全体の厚さを求めた光ディスクは、図１に示した構造の光ディスクであって、保護層の厚さが０．１ｍｍ程度、ディスクの直径が１２０ｍｍ程度であるものと、ディスクの直径及びディスク全体の厚さ以外については同一の構成の光ディスクである。
なお、光ディスクの反り量θの最大許容値は０．３度とし、光ディスクについて信号の記録されている、又は記録されうる半径方向の長さｌは、全体の長さの６割程度とし、環境変化としては温度が５０度程度変化する条件とした。
図２において、ディスク全体の厚さが図中の斜線の領域内に入った場合に、光ディスクの反り量は０．３度以下に抑えられる。この結果を用いることによりディスク直径に応じたディスク全体の厚さを決定することができる。
表１は、図２を用いて求めた、ディスクの直径が５０．５ｍｍ、８０ｍｍ、１２０ｍｍの場合の最大反り量が０．３度以下になるために必要なディスク全体の厚さを表している。表１より、基板１１と情報記録再生層１２と０．１ｍｍの厚さを有する保護層とを備えており、ディスクの直径が５０．５ｍｍの小径ディスクでは、ディスク全体の厚さが０．７ｍｍ以上必要であることがわかる。なお、基板の厚さは０．６ｍｍ以上であればよい。
ディスクの直径が８０ｍｍの小径ディスクでは、ディスク全体の厚さが０．９４ｍｍ以上必要であることがわかる。そのときの基板１１の厚さはディスク全体の厚さ０９４ｍｍから保護層の厚さ０．１ｍｍと引いた値、すなわち０．８４ｍｍ以上であればよい。
2004015703.tif 000011
上述した例に限らず例えばディスクの直径を５１．５ｍｍとし、保護層１３の厚みを０．０８ｍｍの場合で、ディスクの最大の反り量を上述した例と同様に０．３度以下を満足する光ディスク１の全体の厚さは、式（７）等から０．８ｍｍと求めることができる。そのときの基板の厚さは、０．７２ｍｍと求めることができる。
なお、上述した各数値は、実際の量産の際には公差を見込んだ値が用いられることになる。
図３は、光ディスクの所定のディスク厚での最大反り量を測定する装置を表している。この反り量測定装置２０は、レーザ光源２１と、位置検出光検出器２２と、光ディスク１を回転させる図示しない回転機構及びこの回転機構を光ディスクの半径方向へ移動させる図示しない移動機構とを有する図示しないディスクホールド機構とを備えている。
この反り量測定装置２０では、レーザ光源２１から出射したレーザ光を光ディスク１に照射して、反射したレーザ光の戻ってくる位置を位置検出光検出器２２により測定する。光ディスク１の反り量に応じて、位置検出光検出器２２へあたるレーザ光の位置が変化するので、この位置の変化量により反り量を測定することができる。この測定では、所定の測定半径で光ディスク１を回転機構により一回転させることにより測定される反り量の周内平均値をその測定半径での測定値とする。測定半径の位置をディスクホールド機構の移動機構により光ディスクの半径方向の全体にわたって移動させ、その測定値の最大値を所定のディスク厚を有する光ディスク１の最大反り量とする。
表２は、反り量測定装置２０を用いて、光ディスクのディスク厚、すなわち基板の厚みを変化させてそれぞれのディスク厚で測定した最大反り量の測定結果を表している。この測定に用いた光ディスクは、基板層と情報記録再生層と０．１ｍｍの厚さを有するポリカーボネート保護層とを備えており、ディスク直径が５０．５ｍｍの小径ディスクである。この測定においては、光ディスク周囲の温度を８０度、湿度を８５％として、９６時間経過後の最大反り量を測定した。
2004015703.tif 000012
表２からわかるように、ディスク直径が５０．５ｍｍの小径ディスクでは、ディスク厚が０．７ｍｍ以上のときに、最大反り量が０．３度以下となり十分少ないことがわかる。
このようにディスク直径が５０．５ｍｍの小径ディスクでは、ディスク厚を０．７ｍｍ以上とすればよいが、ディスク厚の上限については、温度及び／又は湿度変化による反り量という観点からは決定されない。
このように本発明に係る光ディスクでは、直径が５０ｍｍ程度の小径の光ディスクについて、温度及び／又は湿度変化による反り量を考慮した式を用いて、ディスク厚を決定し０．７ｍｍ以上とするようにしたので、例えば携帯型の情報記録処理端末に用いられて、持ち運ばれたりすること等により、光ディスク周囲の温度や湿度が変化しても光ディスクに大きな反りが生じるようなことはなくなり、正確な情報信号の記録や再生を行うことができる。
以上、本発明を具体的な構成例を挙げて説明したが、本発明は、上記の例に限定されるものではなく、種々変形が可能である。例えば、本発明では図１に示すような構造を有する光ディスクについて説明したが、これに限らず、任意の構造の光ディスクについて本発明を適用することができる。
本発明では、基板層、情報記録再生層、保護層が形成された光ディスクについて説明したが、基板層及び情報記録再生層のみを有する光ディスクについても本発明は適用できる。本発明では、基板層、情報記録再生層、保護層のみが形成された光ディスクについて説明したが、光ディスクを構成する各層はこれらの層に限られない。例えば、光ディスクの情報記録再生層が多層構造からなる場合に、各情報記録再生層の間に設けられる中間層を有する光ディスクについても本発明は適用できる。
更に、本発明では、光ディスクを図１に示す如き構造とする場合には、例えば、光ディスクの反り量θの最大許容値は０．３度であると説明したが、光ディスクが図１に示す如き構造でない場合には、収差の影響を抑えることができるように最大反り量を決定すればよい。
基板と情報記録再生層と０．１ｍｍの厚さを有する保護層とを備え、直径が８０ｍｍである光ディスクであって、ディスク厚を０．９４ｍｍ以上とすることを特徴とする光ディスクであっても、直径が５０ｍｍである光ディスクと同様の効果が得られる。
すなわち、直径が８０ｍｍ程度の小径の光ディスクについて、温度及び／又は湿度変化による反り量を考慮した式を用いて、ディスク厚を決定し０．９４ｍｍ以上とするようにしたので、例えば携帯型の情報記録処理端末に用いられて、持ち運ばれたりすること等により、光ディスク周囲の温度や湿度が変化しても光ディスクに大きな反りが生じるようなことはなくなり、正確な情報信号の記録や再生を行うことができる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。
【産業上の利用可能性】  本発明に係る光ディスクは、ディスク周囲の温度や湿度が変化しても大きな反りが生じるようなことを防止でき、小径の光ディスクに適用して正確な情報信号の記録や再生を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2004015703.tif 000020
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