(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融された基板物質を加圧して円盤形態のディスクを成形するステップと、
放射状の外側方向への引張力を誘発する残留応力がディスクの外周部に形成されるように、前記ディスクの外周部を常温より低い温度まで急冷し、記録面及びクランプ領域を含む内周部を前記外周部の残留応力に対して中心方向に引張応力を有するように徐冷するステップと
を含むことを特徴とするディスク記録媒体の製造方法。
【請求項２】
前記急冷されたディスクを常温以上に加熱した後、ディスクより小さい熱膨張係数を有し、常温より低い温度に冷却されたリング状の補強部材を外周部に接合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスク記録媒体の製造方法。
【請求項３】
前記外周部に補強部材を接合するステップにおいて、内周部のクランプ領域にも、ディスクより小さい熱膨張係数を有し、常温より低い温度に冷却されたリング状の補強部材をさらに接合することを特徴とする請求項２に記載のディスク記録媒体の製造方法。
【請求項４】
前記冷却されたディスクを常温以上に加熱した後、ディスクより小さい熱膨張係数を有するリング状の補強部材を外周部に接合するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のディスク記録媒体の製造方法。
【請求項５】
ディスク記録媒体を製造するための可動板及び固定板を有するディスク記録媒体の製造装置において、
前記固定板には、ディスクの外周面を加圧する位置にディスクの外周部が急冷されるように冷却チャネルが備えられていることを特徴とするディスク記録媒体の製造装置。
【請求項６】
前記固定板は、記録面及びクランプ領域を含むディスクの内周面を加圧する位置にディスクの内周部が徐冷されるように冷却チャネルが備えられていることを特徴とする請求項５記載のディスク記録媒体の製造装置。
【請求項７】
前記可動板には、ディスクの外周面を加圧する位置にディスクの外周部が急冷されるように冷却チャネルが備えられ、記録面及びクランプ領域を含むディスクの内周面を加圧する位置にディスクの内周部が徐冷されるように冷却チャネルが備えられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のディスク記録媒体の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は情報を記録する記録媒体に関し、特に高速回転が可能なディスク記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオ、ビデオ及びコンピュータ用の二進の情報などを記録するための記録媒体は、ディスクまたはテープカセットなどの形態に製作されている。ディスク形態の記録媒体（以下「ディスク記録媒体」という）は情報のランダムアクセスが早いためにテープカセット形態の記録媒体より脚光を浴びている。このようなディスク記録媒体としてはハードディスク、光ディスク及び光磁気ディスクなどが周知である。このようなディスクは多くの量の情報を記録するために高密度及び大容量化されている。このために、ディスク記録媒体は多くの情報に高速でアクセスできるように、即ち高速で書込みと読み出しができることが要求されている。そのためにはディスク記録媒体は高速で回転されなければならない。
【０００３】
一方、ディスクは回転の時に空気の流動によって空気の抵抗のような外乱の影響を必然的に受ける。特に、高速に回転中であるディスクではドライブ駆動条件及びディスクの状態によって振動、いわゆるディスクフラッターが現れる。ディスクドライブでディスクフラッターが限界以上に大きくなると、記録再生用ヘッドまたはピックアップがディスク上の信号トラックを正確にトレースすることができなくなり、情報が正確に記録または再生されなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなフラッターはディスクが高速で回転されるほど大きくなるので、ディスクは情報のアクセスが可能な速度以下で回転させなければならない。言い換えると、ディスクフラッターが限界以上にならない速度以下で駆動されないと正確な情報の記録／再生が保障されない。このような制限速度を臨界速度といい、この臨界速度以上ではディスクの回転が不安定になる。これによって、ディスクの高密度／大容量化によるディスク回転速度は臨界速度で制限されている。
本発明の目的は高速回転が可能なディスク記録媒体及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明によるディスク記録媒体は引張力を誘発する残留応力をディスク記録媒体の外周部に有する。ディスク記録媒体はディスクとは異なる熱膨張係数を有し、ディスクに接合されるのに適したリング形態の補強部材とを具備する。補強部材はディスクの内周の側か、または外周の側に接合される。補強部材と前記ディスクは同一の物質により一体化された形態で形成される。
本発明によるディスク記録媒体は引張力を誘発する残留応力が存在するように内周部より低い温度で冷却された外周部を有する。
【０００６】
本発明によるディスク記録媒体の製造方法は、ディスクとリング形状の補強部材とを用意し、前記ディスクに半径方向の引張力が作用するように前記補強部材をディスクの外周辺に接合させるステップを有する。
本発明によるディスク記録媒体の製造方法は溶融された基板物質を加圧して円盤形態のディスクを成形するステップと、前記ディスクの外周部を急冷し、内周部を徐冷することで引張力を誘発する残留応力を外周部に形成するステップとを含む。基板物質の冷却ステップでは、ディスクの最外周部を急冷する。
本発明によるディスク記録媒体製造装置は可動板と、可動板上に溶融された基板物質を加圧してディスクを成形するための固定板と、ディスクの外周部を急冷するための冷却手段とを具備する。
【０００７】
【作用】
上述した構成によって、本発明によるディスク記録媒体では引張力を誘発する残留応力がディスクの外周部に形成されるようにすることで、回転時に空気の抵抗のような外乱の影響により発生するフラッター現象を抑制する。つまり、残留応力が形成されたディスクの回転による遠心力に対して作用する外乱の影響で発生する作用力（即ち、外力など）が相殺されるようにする。この結果、本発明によるディスク記録媒体が回転されるとき振動（即ち、フラッター現象）が抑制される。これによって、ディスク記録媒体は限界以上の速度で回転させることができ、情報の記録及び再生動作を限界以上の速度で実施できる。また、本発明によるディスク成形装置及び方法では加圧されるディスク形成物質の外周部分を急冷し、内周部分を徐冷することで半径方向に引張応力が発生するように、即ち、放射状の外側方向への引張力を誘発する残留応力がディスクの外周部に形成されるようにディスク記録媒体を製造することができる。また、本発明によるディスク成形装置及び方法では残留応力を有するディスク記録媒体が一体化し形態で製造できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態を説明する前に、本発明の技術的思想が発生した背景を見る。本発明の技術的思想は、外乱周波数に対する振動レベルの変化と、そして残留応力に対するディスクの振動特性に関する実験を通して突き止められた。
このようなディスク振動特性実験では、厚さが０．６ｍｍで、直径が１２０ｍｍであり、そして内周部がクランプによって固定して回転されるされるディスクが使用された。
本実験では、ディスクの振動特性を測定するために、前記ディスクが回転するとき、所定地点（ディスクの中心から半径ｒが５０ｍｍとなる地点）に外乱の影響に相応する人為的な単位衝撃（約１ｍＮ）を与えながらディスクの応答特性（即ち、振動特性）を測定した。ここで、前記人為的に加えられる外力（外乱）は多様である。例えば、風による衝撃又は物体による衝突などの方法でディスクに人為的な外乱の影響が加えられるようにして測定することができる。ここで、前記人為的に加えられる外力は、ディスクに発生するフラッターの原因として作用し、従って、前記外力はどのような形態や方式でもよく、フラッターの原因となるように加えられればよい。またその測定は、以下のような測定条件による結果値が検出できる周知の装置で測定できる。
前記被実験体であるディスクの条件は、次の通りである。即ち、第１の条件はディスクの半径方向（即ち、ディスクの中心方向）に全く力がかからない状態のディスク（即ち、従来の一般的なディスク）を対象にして周波数（振動数）に対する振動レベルの変化によるディスクの振動特性を測定した。
第２の条件は、図１に示すような条件を有するようにディスクの半径方向（ディスクの中心方向）に圧縮力がかかった状態のディスクを対象にして、周波数に対する振動レベルの変化によるディスクの振動特性を測定した。
第３の条件は、図２に示すような条件を有するようにディスクの半径方向（ディスクの中心方向）から引張力がかかった状態のディスクを対象にして、周波数に対する振動レベルの変化によるディスクの振動特性を測定した。
ここで、ディスクの振動特性は、外部からかかる外乱の影響による周波数と振動レベルとして現れる。ここで、ディスクの振動レベルは外乱の影響による周波数によって異なり、このような現象を周波数応答特性という。また、前記周波数のうちディスクの振動レベルが急激に上昇するときの周波数をモード周波数（モード振動数）という。
後述するように、前記ディスクにかかる応力条件による実験の結果は、ディスクの外周部にかかる力の有無により変化することが分かり、また、ディスクの外周部にかかる力の方向（形態）によって変化することが分かる。
このような事実は図３ないし図５に図示された外乱に対する振動数（周波数）軸上での振動特性を通してより明白に現れる。
【０００９】
図３Ａはディスクに半径方向（ディスクの外周部から中心方向又は放射状の外側方向）に力がかからない状態でディスクに与えられる振動数（周波数）に対するディスクの振動レベルの変化を示す。図３Ａによると、ディスクは７７．６７Ｈｚ、１５５．３３Ｈｚ、２６１．３３Ｈｚ、５０７．３３Ｈｚ及び７０９．６７Ｈｚのモード振動数を有し、ディスクの振動レベルはこれらモード振動数の各々で−２３．０４ｄＢ、−２８．９０ｄＢ、−３４．７４ｄＢ、−４１．５０ｄＢ、−３６．１３ｄＢ及び−３７．６４ｄＢとして現れる。同時に、ディスク振動の位相図である図３Ｂに示すように前記したモード振動数の各々で急激に位相が変化する。図３Ａ及び図３Ｂを通して、前記したモード振動数の中（０、１）、（０、０）、（０、２）及び（０、３）モード振動数（即ち、７７．６７Ｈｚ、１５５．３３Ｈｚ、３９６．１６Ｈｚ及び５０７．３３Ｈｚ）などの帯域の周波数を有する外乱がディスクにかかる場合、ディスクは共振する。特に、−２３．０４ｄＢの一番大きい振動レベルと一番急激な位相変化が現れるモード振動数は（０、１）のモード振動数（即ち、７７．６７Ｈｚ）である。この（０、１）モード振動数では、ディスクの記録面を基準にしてディスクの左端付近及び右端付近（即ち、ディスクの外周部と内周部）が互いに相対的に正極性（Positive）及び負極性（Negative）の変異を有する。つまり、ディスクの面を基準にして外周部は内周部より下部に反りが発生する。このような（０、１）のモード振動数と併せて（０、２）及び（０、３）のモード振動数でディスクが回転されている状態で情報の記録または再生が行われると、データ認識に対するエラーの発生確率が一番大きくなる。
【００１０】
図４Ａはディスクの半径方向（即ち、ディスクの外周部から放射状の外側方向）に０．１４ＭＰａの引張力がかかった状態でディスクに与えられる振動数に対するディスクの振動レベルの変化を示す。図４Ａによると、ディスクは１０８．６７Ｈｚ、１９７．６７Ｈｚ、３００．３３Ｈｚ、４３２．６７Ｈｚ、５４８．００Ｈｚ及び７４５．６７Ｈｚのモード振動数を有するようになり、ディスクの振動レベルはこれらのモード振動数の各々で−２４．１７ｄＢ、−３０．０４ｄＢ、−３５．７５ｄＢ、−４２．０８ｄＢ、−３７．５３ｄＢ及び−３８．１７ｄＢなどと現れる。同時に、ディスク振動の位相図である図４Ｂに示すように前記したモード振動数の各々で位相が急激に変化する。半径方向に引張力がかかったディスクは力がかからないディスクに比べて高いモード振動数を有するようになることはもちろん、図４Ａに図示された（０、１）のモード振動数の値は図３Ａに図示された（０、１）のモード振動数の値より４１Ｈｚほど高くなる。また、図４Ａに図示された（０、１）モードの振動数での振動レベルは図３Ａに図示された（０、１）のモード振動数での振動レベルより１．１３ｄＢだけ小さくなる。これは引張力がかかっているディスクはディスク内部に剛性が誘発して外乱に抵抗する内部ポテンシャルエネルギーを増加させることによる。即ち、ディスクに引張力がかかることにより外乱に対してディスクの剛性が向上し、これにより、より高いモード振動数（モード周波数）を有するためである。
【００１１】
図５Ａはディスクの半径方向（即ち、ディスクの外周部から中心方向）に０．０７ＭＰａの圧縮力がかかった状態でディスクに与えられる振動数に対するディスクの振動レベルの変化を示している。図５Ａによると、ディスクは５２．６７Ｈｚ、１３０．６７Ｈｚ、２４１．００Ｈｚ、３７０．００ＨＺ、４８７．６７Ｈｚ及び６９２．６７Ｈｚのモード振動数を有するようになり、ディスクの振動レベルはこれらモード振動数各々で−２１．２７ｄＢ、−２７．２７ｄＢ、−３４．４４ｄＢ、−４１．１５ｄＢ、−３５．６２ｄＢ及び−３７．３０ｄＢとして現れる。同時に、ディスク振動の位相図の図５Ｂに示すように前記したモード振動数の各々で位相が急激に変化している。半径方向に圧縮力がかかったディスクは力がかからないディスクに比べて低いモード振動数を有するようになり、モード振動数の各々で大きく振動するようになる。例えば、図５Ａに図示された（０、１）のモード振動数の値は図３Ａの値に比べて２０Ｈｚだけ低い。かつ、図５Ａに図示された（０、１）のモード振動数での振動レベルは図３Ａに図示された（０、１）のモード振動数での振動レベルより１．３５ｄＢほど大きくなる。これは圧縮力がかかったディスクは剛性が低下する効果をもたらしてディスクモード振動数が低くなるためである。
【００１２】
図３Ａないし図５Ａに図示された振動特性は回転中であるディスクに及ぼす外乱成分（例えば、モータを回転させるためのモータ自体の偏心及び空気流動による空気抵抗など）の大部分が低い振動数にある場合、ディスク振動レベルは高い振動数に比べて相対的に大きくなることを意味する。これと併せて、外乱の振動数帯域に含まれたモード振動数を有するディスクでは振動（またはフラッター）が大きくなる反面、外乱の振動数帯域より高いモード振動数を有するディスクでは振動が小さくなる。言い換えると、ディスクのモード振動数が高くなるにつれて回転の時のディスク振動（またはフラッター）が抑制される。結果的に、ディスクのモード振動数が高くなると、ディスクを従来の限界以上の速度で回転させることができるようになる。これによって、ディスクの情報伝送速度も限界以上に早くすることができる。すなわち、ディスクのモード振動数が高くなるにつれてディスクに対する情報の記録及び再生を限界以上の速度で行うことができるように、また、図３Ａないし図５Ａから分かる振動特性はディスクの外周部から放射状の外側方向に引張力が存在する場合にディスクのモード振動数が高くなることを示している。要するに、ディスクの外周部から放射状の外側方向に引張力が加えられるとディスクの振動（フラッター）が抑制される。この結果、ディスクの外周部から放射状の外側方向に引張力を加えることでディスクを限界以上の速度で回転させることができるようになり、ディスクの情報伝送速度を限界以上に向上できることが分かる。
【００１３】
このような実験結果から、ディスクの外周部から放射状の外側方向に引張力が存在するようにする構成及び／又は内周部から中心方向に引張力が存在するようにする構成を有するディスク記録媒体が提案された。本発明によるディスク記録媒体では、外周部から放射状の外側方向に作用するように形成される引張力が残留応力により形成される構成及び／又は内周部から中心方向に作用するように形成される引張力が残留応力により形成される構成を有する。すなわち、本発明によるディスク記録媒体では引張力を誘発する残留応力が外周部に存在する構成及び／又は引張力を誘発する残留応力が内周部に存在する構成を有する。このようなディスク記録媒体は、以下本発明の実施形態を通してより明確になるだろう。
【００１４】
図６は本発明の実施形態によるディスク記録媒体を概略的に図示している。図６のディスク記録媒体は円盤（１０）の中心部に設置された補強部材（１２）を具備する。円盤（１０）はポリカーボネートで形成されている。補強部材（１２）は非記録領域であるクランプ領域に配置される。この補強部材（１２）は常温（通常２０℃）より高い接合温度で加熱させた状態で常温（通常２０℃）の円盤（１０）の内周部に接合される。このように円盤（１０）の中心部に接合された補強部材（１２）は温度が低くなることにつれて収縮して円盤（１０）を中心に引き寄せる残留応力が発生させる。すなわち、補強部材（１２）は円盤（１０）に半径方向の引張力を加える残留応力を生成する。半径方向の引張力を大きくするために、補強部材（１２）は円盤（１０）より大きい熱膨張係数を有する任意の物質で形成することができるが、円盤（１０）と同一の物質で形成することが好ましい。
【００１５】
図７は補強部材（１２）により残留応力が生成される過程を説明する。図７において、「ｄ」は常温の補強部材（１２）の直径で、「ｄ＋△ｄ」は常温より高い接合温度（ｔ１）に加熱された補強部材（１２）の直径を現す。補強部材（１２）は接合温度（ｔ１）で加熱されるとその半径が「△ｄ」だけ大きくなる。接合温度（ｔ１）で過熱された状態で円盤（１０）の内周部に接合された補強部材（１２）は冷めるにつれて直径が小さくなるように収縮作用が生じる。このような補強部材（１２）の収縮作用は円盤（１０）が中心の側に引き寄せられる残留応力、即ち半径方向の引張力を派生させる。一定の大きさの残留応力がディスク記録媒体に存在させるために、補強部材（１２）を接合温度（ｔ１）より高い任意の温度（ｔ２）まで加熱してから接合温度（ｔ１）に冷まして円盤（１０）の内周部に接合させることもできる。
【００１６】
このように、本発明の実施形態では円盤の内周の側から引張力がかかるような残留応力が存在することによって前述したように振動（フラッター）が低減される。
【００１７】
図８は本発明の他の実施形態によるディスク記録媒体を概略的に図示する。図８はディスク記録媒体は円盤（２０）の外周部に設置された補強部材（２２）を具備する。円盤（２０）の中心部では貫通穴（２４）が形成されている。この貫通穴には図示しないモータの回転軸が挿入される。記録領域（２０Ｂ）の内周の側のクランプ領域（２０Ａ）は、ディスクドライブに含まれたクランパー（図示しない）によってターンテーブル上に固定される。外周部の２０Ｃとして示された部分も非記録領域である。クランプ領域（２０Ａ）は記録領域（２０Ｂ）及び外側の非記録領域（２０Ｃ）に比べて２倍の厚さを有するように形成される。例えば、記録及び非記録領域（２０Ｂ、２０Ｃ）の厚さが「ｔ」であればクランプ領域（２０Ａ）は「２ｔ」の厚さを持たせる。これとは異なり、クランプ領域（２０Ａ）を記録及び非記録領域（２０Ｂ，２０Ｃ）と同一の厚さとすることもできる。クランプ領域（２０Ａ）と非記録領域（２０Ｃ）の間に位置する記録領域（２０Ｂ）は情報を記録する箇所である。記録領域（２０Ｂ）は再生専用の記録媒体に使用される場合ピットなどのマークが形成され、記録可能な記録媒体に使用される場合には記録物質層が形成される。補強部材（２２）は、外側非記録領域（２０Ｃ）に相当する幅でリング状にされたドーナツ状のベースリング（２２Ａ）の外側にベースリングより厚くされたリング形状の段部（２２Ｂ）を形成させてある。すなわち、この補強部材（２２）はベースリング（２２Ａ）と段部（２２Ｂ）とで構成されている。これらは一体に成形されている。段部はベースリングの表面から高さ（ｔ）だけ出ている。ベースリング（２２Ａ）が円盤（２０）の外周の縁に接着され、段部（２２Ｂ）が円盤（２０）の外周面に接着されることで補強部材（２２）は円盤（２０）の外周部を収納する形態で円盤（２０）と結合される。このように円盤（２０）の外周部に結合された補強部材（２２）は円盤（２０）を外側に引き寄せる力、即ち半径方向の引張力を発生させる。また、円盤（２０）の外周部は接着剤によって補強部材（２２）と結合されるが異なる方法によっても結合されることができる。半径方向の引張力を付与するために、円盤（２０）の温度より補強部材（２２）の温度を低くした状態で両者を接合した後常温に放置する。円盤（２０）の熱膨張係数が補強部材（２２）のそれより大きいとより好ましい。接合直前までの円盤（２０）の温度を補強部材（２２）の温度より高くするためには三つの方法を利用することができる。一番目は、円盤（２０）の温度を常温より高い温度にして補強部材（２２）の温度を常温として接合する方法である。二番目は、円盤（２０）の温度を常温、補強部材（２２）の温度を常温より低い温度で接合する。最後に、円盤（２０）の温度を常温より高い温度とし、補強部材（２２）の温度を常温より低い温度にする方法も使用することができる。以下では、例として最後の方法が適用された本発明の実施形態が詳細に説されるであろう。
【００１８】
図９は図８に図示された円盤（２０）が温度によって伸張された状態を説明した。常温（通常２０℃）で、円盤（２０）は中心から点線に至る大きさの直径（ｄ１）を有する。円盤（２０）が常温より第１所定温度（ΔＴ１）（例えば、５０〜６０℃）ほど高い高温度（即ち、７０〜８０℃）で加熱されると、円盤（２０）が膨張する。円盤（２０）は点線から実線になるほど膨張する。これによって、円盤（２０）の直径は「Δｄ１」だけ、そして円盤（２０）の半径は「Δｄ１／２」だけ大きくなる。常温から第１所定温度（ΔＴ１）上昇した温度を有する円盤（２０）は「ｄ１＝＋Δｄ１」の直径となる。
【００１９】
図１０は図８に図示された補強部材（２２）が温度によって収縮した状態を説明する。図１０において、補強部材（２２）は常温で点線に表示された大きさを有している。これを詳細にすると、補強部材（２２）のベースリング（２２Ａ）と段部（２２Ｂ）は常温（通常２０℃）でそれぞれ「ｄ２」の内径と「ｄ３」の内径を各々有している。補強部材（２２）が常温より第２所定温度（ΔＴ２、例えば、−２０ないし−３０℃）だけ低い低温（即ち、０ないし−１０℃ほど）に冷却されると、補強部材（２２）は収縮されて実線で表示された大きさとなる。この時、補強部材（２２）のベースリング（２２Ａ）は「ｄ２−Δｄ２」の内径を、補強部材（２２）の段部（２２Ｂ）は「ｄ３−Δｄ３」の内径を各々有するようになる。半径ではそれぞれ、ベースリング（２２Ａ）は「Δｄ２／２」ほど小さくなった半径を、段部（２２Ｂ）は「Δｄ３／２」ほど小さくなった半径を各々有するようになる。この時、段部（２２Ｂ）の厚さ（ｔ）の変化量は内径の減少分（Δｄ３）に比べて極めて小さいので無視できる。
【００２０】
このような円盤（２０）と補強部材（２２）は、一方は直径が増加し、他方は減少した状態にある。そのような状態で図１１Ｂのように両者を接合する。図１１Ａはこのような接合の時の写視図として接合されるときの円盤（２０）の直径である「ｄ１＋Δｄ１」は補強部材（２２）の直径である「ｄ２ーΔｄ２」とほとんど同一としておく。図１１Ｃは図示された接合部（Ａ）を詳細に図示した。
【００２１】
このように接合された円盤（２０）と補強部材（２２）の温度が常温に復帰すると、円盤（２０）は図１２に図示されたように外側に（即ち、外周側）引っ張られる残留応力、即ち半径方向の引張力（Ｐ０）が生成される。一方、補強部材（２２）には図１３のように中心の方に引き寄せる残留応力、即ち圧縮力（ＰＩ）が生成される。また、円盤（２０）と補強部材（２２）の接合面では引張力（Ｐ０）と圧縮力（ＰＩ）が相殺されて力の平衡状態が生じる。この結果的に、円盤では前述したように外周側に引き寄せる引張力が存在して、この引張力はディスク記録媒体のモード振動数が外乱の振動数帯域より高くなるようにディスク内部のポテンシャルエネルギーを増加させ、ディスク記録媒体の回転時振動を抑制することができるようになる。従って、そのディスク記録媒体を限界以上の速度で回転させることができる、結果的に限界以上の速度で情報の記録及び再生動作を行うことができる。
【００２２】
図１４は本発明の他の実施形態によるディスク記録媒体である。図１４のディスク記録媒体は環形リングの形態をなす補強部（３０）と、この補強部（３０）によって囲まれたベース部（３２）を有する。ベース部（３２）の中心には貫通穴（３４）が形成されている。補強部（３０）とベース部（３２）は同一の物質であるポリカーボネートで形成される。補強部（３０）は製造時にベースより低い温度（通常６０℃程度）で急冷されて形成されるのに対して、ベース部（３２）は高温から常温へ徐々に冷却されることによって形成される。
【００２３】
このように形成された補強部（３０）はベース部（３２）が外側に持続的に引かれる。すなわち、補強部（３０）は図１２のように外周側に向かう半径方向の引張力（ＰＯ）がベース部（３０）に持続的に加えられる。反対に、ベース部（３２）は補強部（３０）を中心の方に持続的に引く。即ち、ベース部（３２）は図１３に図示されたように中心の方に引く圧縮力（ＰＩ）を補強部（３０）に加える。これら引張力（ＰＯ）と圧縮力（ＰＩ）は互いに反対方向へ作用するだけであり、その大きさが同一であるので補強部（３０）とベース部（３２）との境界部では力の平衡状態が現れる。この結果、この実施形態によるディスク記録媒体の半径方向では残留応力がほとんど一定に維持される。このようにディスク記録媒体の半径方向での残留応力が一定に維持されることで、本ディスク記録媒体は限界以上の速度で回転させることができ、情報の記録及び再生動作を限界以上の速度で行うことができる。
【００２４】
図１５は図１４で図示されたディスク記録媒体を成形するための本発明の実施形態によるディスク成形装置を概略的に図示する。図１６は図１５のディスク成形装置の断面図である。図１５及び図１６を参照すると、ディスク成形装置は可動板（４２）とそれに向かい合っている固定板（４０）とを具備する。固定板（４０）はその下面に設置されるスタンパー（４６）の外周部付近のスタンパーの上側に第１冷却チャンネル（４８Ａ）を有する。第１冷却チャネル（４８Ａ）は第１注入口（５０Ａ）と第１排出口（５２Ａ）に連結される。第１注入口（５０Ａ）は冷却水または冷却油を第１冷却チャネル（４８Ａ）に供給する。第１排出口（５２Ａ）は第１冷却チャネル（４８Ａ）からの冷却水または冷却油を外部に排出する。また、湯口（５４）が固定板（４０）の中心に形成され、インジャクションユニット（５６）が固定板（４０）の上部に設置されている。インジャクションユニット（５６）が湯口（５４）に溶融されたディスク物質（例えば、ポリカーボネート）を供給する。このための、インジャクションユニット（５６）はスクリュー（図示しない）を有することができる。湯口（５４）はインジャクションユニット（５６）からの溶融されたディスク物質をスタンパー（４６）の下の方に案内する。一方、可動板（４２）は移動経路を案内するシャフト（４５）を従って往復運動をする。可動板（４２）は自分の表面に設置されたミーラブロック（５８）と、このミーラブロック（５８）の外周部の下の方に形成された第２冷却チャンネル（４８Ｂ）を有している。ミーラブロック（５８）は可動板（４２）の凹溝部（４２Ａ）の底に配置されスタンパー（４６）と対向させられる。従って、可動板（４２）が固定板（４０）に密着されられたときにスタンパー（４６）とミーラブラック（４８）の間には空洞が形成される。また、溶融されたディスク物質がこの空洞、即ち凹溝部（４２Ａ）に充填される。空洞（４２Ａ）に詰められたディスク物質はスタンパー（４６）及びミーラブロック（４８）によって加圧されてディスク円盤（４４）形態となる。第２冷却チャンネル（４８Ｂ）は第２注入口（５０Ｂ）及び第２排出口（５２Ｂ）と連結されている。第２注入口（５０Ｂ）から冷却水または冷却油を第２冷却チャンネル（４８Ｂ）に供給し、第２排出口（５２Ｂ）から排出する。溶融されたディスク物質が加圧される間、第１及び第２冷却チャンネル（４８Ａ、４８Ｂ）双方に冷却水または冷却油を持続的に流す。この冷却水または冷却油によって、スタンパー（４６）の外周部の下に位置するディスク物質はベースより低い６０ないし７０℃程度に急速に冷却される。反面、スタンパー（４６）の内周部の下に位置するディスク物質は徐々に冷却される。このように溶融されたディスクが加圧された状態で冷却されることで図１４に図示されたような円盤（４４）が形成される。この円盤（４４）は環形リング形態の補強部（３２）によって囲まれたベース部（３０）を有する。この円盤（４４）が形成される過程を以下に段階的に説明する。
【００２５】
溶融されたディス物質がインジャクションユニット（５６）から湯口（５４）を経由してスタンパー（４６）とミーラブロック（５８）の間に供給される。続いて、溶融されたディスク物質はミーラブロック（５８）によって加圧される。この加圧されたディスク物質はスタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の縁に位置した部分が第１及び第２冷却チャンネル（４８Ａ、４８Ｂ）を通る冷却水または冷却油により６０ないし７０℃程度に急速に冷却される。この時、スタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の内周部に位置したディスク物質は大気により徐々に冷却される。このようにディスク物質が冷却されることで図１４に図示されたようにリング形状の補強部（３０）により囲まれたベース部（３２）を有する円盤（４４）が形成される。このように形成された円盤上に記録物質層／または保護物質層などが積層されることで記録または再生用の光ディスクが製造される。このようなディスク成形装置は半径方向の引張力が残留応力の形態で現れる円盤を容易に製造することができるとともに、円盤を一体化された形態で製造することができる。
【００２６】
他の例では、図１６に図示された第１及び第２冷却チャンネル（４８Ａ、４８Ｂ）の各々がミーラブロック（５８）の中心部（即ち、最内周部）とスタンパー（４６）の最内周部に設置される。場その合に補強部（３０）が円盤（４４）の最内周部に形成され、ベース部（３２）は補強部（３０）を囲むように形成される。このディスク記録媒体では中心の方に向かう半径の方向の引張力が残留応力として現れる。
【００２７】
また他の例では、スタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）それぞれに同一の直径を有する多数の冷却チャンネルを同心的に多数設置する。その場合、冷却チャンネルそれぞれに供給される冷却水または冷却油の温度をスタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の半径方向によって順次変える。具体的には、スタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の最外周の冷却チャンネルに供給される冷却水または冷却油の温度が一番低くし、内側になるにつれて冷却水または冷却油の温度が順次高くする。これとは異なり、冷却チャンネルそれぞれに供給される冷却水または冷却油の流速がスタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の半径方向に従って順次変えることもある。その際、スタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の最外周の冷却チャンネルに供給される冷却水または冷却油の流速を一番早くし、内周側になるにつれて順次遅くする。
【００２８】
さらに他の例では、スタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）に直径が異なる多数の冷却チャンネルが設置する。その冷却チャンネルはスタンパー（４６）及びミーラブロック（５８）の最外周で一番大きい直径を有し、内周の側に行くほど順次小さくなる。この場合、冷却チャンネルなど各々での冷却水または冷却油の流速は一定に維持する。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明によるディスク記録媒体では半径方向の引張力が残留応力の形態で現れるようになるので遠心力などのような外乱による応力が相殺される。その結果、本発明によるディスク記録媒体は回転されるとき振動が抑制される。これによって、本発明によるディスク記録媒体を限界以上の速度で回転させることができ、したがって情報の記録及び再生動作を限界以上の速度で行うことができるようになる。
また、本発明によるディスク成形装置及び成形方法では加圧されるディスク物質が部分的に急冷及び徐冷されるようにしたので、半径方向の引張力が残留応力の形態で現れるディスク記録媒体を容易に製造することができる。併せて、本発明によるディスク成形装置及び方法では残留応力を有するディスク記録媒体を一体化された形態で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ディスクの半径方向に圧縮力がかかった状態を図示する図面である。
【図２】  ディスクの半径方向に引張力がかかった状態を図示する図面である。
【図３】  Ａは力がかからないディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動特性を現す図面である。
Ｂは力がかからないディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動の位相特性を表す図面である。
【図４】  Ａは引張力が半径方向に認可されたディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動特性を現す図面である。
Ｂは引張力が半径方向に認可されたディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動の位相特性を表す図面である。
【図５】  Ａは圧縮力が半径方向に認可されたディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動特性を現す図面である。
Ｂは圧縮力が半径方向に認可されたディスクが回転される場合に外乱に対する振動数軸上でのディスク振動の位相特性を表す図面である。
【図６】  本発明の実施形態によるディスク記録媒体の分解写視図である。
【図７】  図６に図示された圧縮部材を詳細に図示する図面である。
【図８】  本発明の他の実施形態によるディスク記録媒体の分解写視図である。
【図９】  図８に図示された円盤を詳細に図示する図面である。
【図１０】  図８に図示された補強部材を詳細に図示する図面である。
【図１１】  Ａは接合の時の円盤と補強部材状態を図示する図面である。
Ｂは本発明の他の実施形態によるディスク記録媒体の断面図である。
図Ｃは図１１Ｂでの「Ａ」部分を詳細に図示する図面である。
【図１２】  図８に図示された円盤に作用する力を表す図面である。
【図１３】  図８に図示された補強部材に作用する力を表す図面である。
【図１４】  本発明のまた他の実施形態によるディスク記録媒体を概略的に図示する。
【図１５】  本発明のまた他の実施形態によるディスク記録媒体の製造装置を概略的に図示する図面である。
【図１６】  図１５に図示された他のディスク成形装置の断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、４４：円盤
１２、２２：補強部材
２４、３４：貫通穴
２０Ａ：クランプ領域
２０Ｂ：記録領域
２０Ｃ：非記録領域
２２Ａ：ベースリング
２２Ｂ：段部
３０：補強部
３２：ベース部
４０：固定板
４２：可動板
４２Ａ：凹溝部
４２Ａ：空洞
４６：スタンパー
４８Ａ：第１冷却チャンネル
４８Ｂ：第２冷却チャンネル
５０Ａ：第１注入口
５２Ａ：第１排出口
５４：注入口
５６：インジャクションユニット
５８：ミーラブロック
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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