JP4108436B2

JP4108436B2 - 光ディスク

Info

Publication number: JP4108436B2
Application number: JP2002302517A
Authority: JP
Inventors: 伸晃小名木; 康知阿萬; 省蔵村田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2022-10-17
Also published as: JP2004139654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも可撓性を有するシート状基板と、このシート状基板上に形成された記録膜とからなる可撓性を有するシート状の光ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、テレビ放送のデジタル化が始まるなど、大容量のデジタルデータを記録することが光ディスクに求められている。光ディスクの高密度化のための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のための光のスポット径を小さくすることである。
【０００３】
このため、記録／再生のために用いられる光の波長を短く、かつ対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることが有効である。光の波長についてはＣＤ（compact disk）では近赤外光の７８０ｎｍ、ＤＶＤ（digital versatile disk）では赤色光の６５０ｎｍ近傍の波長が用いられている。最近、青紫光の半導体レーザが開発され、今後は４００ｎｍ近傍のレーザ光が使用されると予想される。
【０００４】
また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮＡ０．５未満であったが、ＤＶＤ用はＮＡ０．６程度である。今後、さらに開口数（ＮＡ）を大きくしてＮＡ０．７以上とすることが求められる。しかし、対物レンズのＮＡを大きくすること、および光の波長を短くすることは、光を絞るときに収差の影響が大きくなることでもある。したがって、光ディスクのチルトに対するマージンが減ることになる。また、ＮＡを大きくすることによって焦点深度が小さくなるため、フォーカスサーボ精度を上げなくてはならない。
【０００５】
さらに、高ＮＡの対物レンズを使用することによって、対物レンズと光ディスクの記録面との距離が小さくなってしまうため、光ディスクの面ぶれを小さくしておかないと、始動時のフォーカスサーボを引き込む直前、対物レンズと光ディスクとが衝突することがあり、ピックアップの故障の原因となる。
【０００６】
短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとして、例えば非特許文献１に記載されているように、ＣＤと同程度に厚く剛性の大きい基板に記録膜を成膜し、記録／再生用の光を基板を通さずに、薄いカバー層内を通して記録膜に対して記録／再生する構成のシステムが提案されている。
【０００７】
また、例えば特許文献１，特許文献２に記載されているように、平面をもつ安定化板上で可撓性を有する光ディスクを回転させて、光ディスクにおける面ぶれを安定化させる方法が知られている。
【０００８】
【非特許文献１】
「ＯＰＬＵＳＥ」（ｖｏｌ．２０，Ｎｏ．２，１８３頁）
【特許文献１】
特開平７−１０５６５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−３０８０５９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術において、光ディスクの基板を剛体で形成すると、回転する光ディスクにおける面ぶれ,チルトを小さくするためには、きわめて正確な成形をし、かつ熱変形が生じないように低温で記録膜を成膜しなければならない。このことは、光ディスク製造に係るタクトタイムを長くすることになり、コストを上げる原因となる。
【００１０】
また、可撓性のある光ディスクを安定板上で回転させる方法では、特許文献２に記載されているように、単純な平板上で回転させると、光ディスクと安定化板が接して摺動し、このため光ディスクが振動して高周波の面ぶれが発生する。この面ぶれは、機械的なフォーカスサーボでは応答できない周波数領域にかかってくることが多く、残留サーボエラーを十分抑圧することができない。
【００１１】
さらに、面ぶれにより光ディスクと対物レンズとが摺動すると、発塵を引き起こして、その塵埃などがエラーを発生させる原因となる。特に特許文献１に記載されているように、安定化板側に記録膜が存在する構成であると、摺動により光ディスクの記録膜を損傷して、直接エラーを引き起こすことになる。
【００１２】
また、可撓性のあるシート状の光ディスクを駆動装置にローディングするときなどの一連の動作は、光ディスクの剛性が小さいため光ディスクを保持すると、撓むため容易でない。さらにディスクカートリッジなどに積載されているシート状の光ディスクの中から使用される光ディスクを分離し、選択することも容易でない。
【００１３】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際における該光ディスクのハンドリングの難しさを解決した光ディスクを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有するシート状基板と、このシート状基板上に形成された記録膜とからなり、空気流の圧力差を受けることにより、書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れが抑えられ、この状態で記録あるいは再生がなされる可撓性を有するシート状の光ディスクであって、ディスク全体の厚さが０．２〜０．５ｍｍであり、かつヤング率が２〜５ＧＰａであって、ディスク内周部と外周部とにそれぞれ凸部を設けたことを特徴とし、この構成によって、回転軸方向の振れをベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差によって安定化させることを可能にする薄さであり、かつハンドリングに適した硬さ，剛性を有する光ディスクにすることができ、しかも、積載状態の光ディスクにおける表面（記録膜）同士が直接接触することがなくなり、また選択された光ディスクの取り出しが容易になる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の光ディスクにおいて、前記凸部の高さを０．１５ｍｍとしたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は本発明の実施形態を説明するための光ディスクの側面図であり、光ディスク１は、平面視円形のものであり、フレキシブル基板２の一面に記録膜３が形成され、さらに記録膜３の表面に保護膜４が形成されたものであって、ディスク全体としてシート状で、かつ可撓性を有するものである。また光ディスク１の外周部および内周部に凸部５が一体に突設されている。
【００１９】
図２は本実施形態の光ディスクが使用される記録／再生装置の概略構成を示す斜視図、図３は本実施形態の光ディスクが使用される記録／再生装置の概略構成を示す側面図であり、６は光ディスク１を保持して回転駆動するスピンドルモータ、７は、光ディスク１に対して情報の書き込みを行う記録手段、および書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、８は光ピックアップ７を光ディスク１の半径方向へ移動させるピックアップ用位置決め機構、９は、光ディスク１を介して光ピックアップ６に対向設置され、光ディスク１の面ぶれを防止するための主安定化部材、１０ａ，１０ｂは光ディスク１における主安定化部材設置側に並べて配設された副安定化部材、１１は主安定化部材９を光ピックアップ７と連動して光ディスク１の半径方向へ移動させる安定化部材用位置決め機構である。
【００２０】
記録／再生時、光ディスク１をスピンドルモータ６により、光ピックアップ７と主安定化部材９の間、および副安定化部材１０ａ，１０ｂに沿って回転させる。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。したがって、光ディスク１に対して主安定化部材９を近づけて、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差による反発力を生成して光ディスク１に与えることにより、光ディスク１が真っ直ぐになろうとする力と、主安定化部材９からの反発力の釣り合いによって、大きな面ぶれ（ディスク回転軸方向の振れ）を減少させることができる。また、副安定化部材１０ａ，１０ｂでは光ディスク１の全体的な振れを抑制している。
【００２１】
光ピックアップ７は、主安定化部材９によって前記のように面ぶれが安定した光ディスク１の記録膜３に対して記録／再生用の光ビームを入射することにより、光ディスク１に対する記録／再生を行う。
【００２２】
図２，図３に示す記録／再生装置におけるディスク駆動により、可撓性を有するシート状の光ディスクでありながら、安定したディスク状態で記録／再生が行われる。
【００２３】
図４は、図２，図３に示す構成の記録／再生装置を用いて、ディスクのヤング率と、ディスク厚さと、ディスク面ぶれ量との関係を測定した結果を示す図であり、ディスクを２０００ｒｐｍで回転させ、レーザー変位計で面ぶれを評価しており、面ぶれは基本波３３Ｈｚで代表させた。このデータは、反射膜としてＡｇを６０ｎｍのみスパッタしたシート状のディスクを使用して得たものである。ディスクの構造は直径が１２０ｍｍであって、測定位置を半径４０ｍｍとした。測定の結果、数１００Ｈｚ以上の高域振動は測定対象のすべてのディスクで０．２μｍ以下となった。
【００２４】
ディスクのヤング率はディスク基板材料を換えることで変えた。ここではポリカーボネート樹脂，ＰＥＴ樹脂，アクリル樹脂を用いた。
【００２５】
ディスクのヤング率が２〜５ＧＰａ，厚さ０.１ｍｍ〜０.５ｍｍの範囲で面ぶれが減少し、面ぶれ低減のマージンは大きい。しかし、図５に示すように、ディスクのヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）の積が０．３以下であると、ディスク外周端を両側から挟んでハンドリングしたときに撓んで搬送が困難となり、撓んで落下したり、搬送中に他のディスクあるいは機構と摺動するなどの不都合が生じた。
【００２６】
しかし、ヤング率と厚さの積が０．４以上ではこれらの問題が生ぜず、機構系による移動，チャッキング，回転駆動などが従来のＣＤなどと同様に極めて簡便に実現できた。
【００２７】
なお、図５に記載した○×の評価基準は、ディスク最内周を直径１０ｍｍの丸型チャックにより上下から挟み、水平に保持したときディスク外周端が垂れ下がった距離を評価した結果であって、３ｍｍ以上下がったものを×とし、それ以内を○とした。
【００２８】
図５において、○となったディスクは、外周端を挟んでも、また内周部を上下から挟んでも撓みが小さく、水平移動時などにおいても他のディスクと摺動せず、搬送が容易であった。また、この条件下のディスク剛性があると、ディスク外周端をディスク面に対し平行に押し込むようなローラを用いても、ディスクの撓みが３ｍｍ以下であって支障なく搬送を行うことができる。
【００２９】
また、図４から分かるように、ディスクの厚さが０.６ｍｍになると、最も柔らかいヤング率が２ＧＰａの例でも面ぶれ安定化が不充分となる。したがって、ヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）の積は上限１.２程度とする。
【００３０】
図６（ａ）は前記条件による本実施形態における光ディスクの構成例を示す側面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の光ディスクの一部拡大断面図であり、フレキシブル基板である基板フィルムとしてＰＥＴ樹脂製の０.１５ｍｍフィルムを用い、表面に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製ＳＤ３４７）にてトラッキング用のグルーブ（溝）を形成した後、スパッタリングによりＡｇ１２０ｎｍ，ＺｒＯ₂−ＴｉＯ₂１０ｎｍ、ＢｉＧｅ１ｎｍ、ＳｂＴｅ１４ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂１２０ｎｍ、ＳｉＮｘ（本例ではＳｉ₃Ｎ₄）１５ｎｍの膜を順に形成し、最下層に紫外線硬化樹脂（大日本インキ社製ＳＤ３１８）を５μｍスピンコートして硬化させた。この光ディスクは、ＢｉＧｅ下地層の存在により、成膜直後にＳｂＴｅが結晶状態になっているため、相変化型ディスクの製造工程において一般に必要な初期化工程が不要となる。
【００３１】
また、光ディスク１の外形状は、図１に示すように、最内周部と外周部とに凸部５を設けて、光ディスク１を重ねても（図８参照）、記録領域が他の光ディスク１に接しないようにしており、また、図１におけるａ〜ｅの寸法、すなわち外径寸法をａ（基板厚さ）＝０.１５ｍｍ、ｂ（凸部高さ）＝０.１５ｍｍ、ｃ（内周部凸部半径）＝２０ｍｍ、ｄ（外周部凸部半径）＝５９ｍｍ、ｅ（ディスク直径）＝６０ｍｍとした。そして記録領域Ａの厚さを０.１５ｍｍ、凸部５の厚さを０.１５ｍｍとした。したがって、外周端には０.１ｍｍ程度の隙間が得られた。また、本光ディスク１を１０枚重ねても、全ディスク部分の厚みは４ｍｍ程度と薄くすることができた。
【００３２】
この光ディスク１を図２，図３の記録／再生装置にて回転駆動させたところ、ディスク半径４０ｍｍの範囲で、回転速度２０００ｒｐｍにて面ぶれは５μｍ以下であった。また光ビームが波長４０５ｎｍであり、対物レンズがＮＡ０．８５である光ピックアップ７を用いて２４ＭＨｚの矩形波を記録／再生したところ、欠落のないきれいなＲＦエンベロープが得られた。これは、安定したサーボがかかったことを示している。Ｃ／Ｎは５０ｄＢであった（ＲＢＷ：３０ｋＨｚ）。
【００３３】
また、光ディスクの構成として、フレキシブル基板である基板フィルムとして光ディスクグレードのポリカーボネートを用い、外径寸法を、ａ＝０.２ｍｍ、ｂ＝０.１５ｍｍ、ｃ＝２０ｍｍ、ｄ＝５９ｍｍ、ｅ＝６０ｍｍとしたものでも、５μｍ以下の面ぶれであって、十分安定して記録／再生を行うことができた。
【００３４】
図７（ａ）は前記条件による本実施形態における光ディスクの他の構成例を示す側面図、図７（ｂ）は図７（ａ）の光ディスクの一部拡大断面図であって、フレキシブル基板である基板フィルムとしてポリカーボネート樹脂製の０．２ｍｍ基板を用い、その上に紫外線硬化樹脂を用いて溝を形成した後に、順次、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂１３０ｎｍ、ＢｉＧｅ１ｎｍ、ＳｂＴｅ１４ｎｍ、ＺｒＯ₂−ＴｉＯ₂１６ｎｍ、Ａｇ１２０ｎｍの膜を形成した後、紫外線硬化樹脂１０μｍの保護膜を形成した。
【００３５】
この光ディスク１は、ポリカーボネート製の基板フィルム側から光入射して記録／再生するために、基板の凸部５は溝転写側に形成する。一方、主安定化部材９などはスパッタ膜上の紫外線硬化樹脂側に配置し、こちら側において面ぶれ安定化を作用させる。
【００３６】
この光ディスク１を図２，図３の記録／再生装置にて回転駆動させたところ、ディスク半径４０ｍｍの範囲で、回転速度２０００ｒｐｍにて面ぶれは５μｍ以下であった。光ビームが波長４０５ｎｍであり、対物レンズがＮＡ０．７０である収差補正された光ピックアップ７を用いて２０ＭＨｚの矩形波を記録／再生したところ、欠落のないきれいなＲＦエンベロープが得られた。
【００３７】
以上のように、本実施形態では、ヤング率（ＧＰａ）と厚さ（ｍｍ）との積が０.４〜１.２の範囲内であって、ディスク全体として紙よりは厚く、また硬く、剛性を備えた可撓性を有するシート状の光ディスクに対して、その記録面をベルヌーイの法則による空気流の圧力差よって安定化させながら記録／再生を行うことにより、光ディスクのハンドリングが容易で、ジュークボックス型のドライブシステムの構築が簡単にでき、多数枚の光ディスクを薄型カートリッジで簡単に収納して記録／再生を行うことが可能になり、大容量の光ディスクシステムを簡単に構築することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ディスク全体の厚さが０．２〜０．５ｍｍであり、かつヤング率が２〜５ＧＰａであって、ディスク内周部と外周部とにそれぞれ凸部を設けたことによって、回転軸方向の振れを空気流の圧力差によって安定化させることを可能にする薄さでありながら、ハンドリングに適した硬さ，剛性を有する可撓性を有し、かつ、凸部によって積載状態における表面（記録膜）同士が直接接触することがなくなり、また選択された光ディスクの取り出しが容易なシート状の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】本発明の実施形態を説明するための光ディスクの側面図
【図２】本実施形態の光ディスクが使用される記録／再生装置の概略構成を示す斜視図
【図３】本実施形態の光ディスクが使用される記録／再生装置の概略構成を示す側面図
【図４】図２，図３に示す構成の記録／再生装置を用いて、ディスクにおけるヤング率と厚さとディスク面ぶれ量との関係を測定した結果を示す図
【図５】ディスクにおけるヤング率と厚さと違いによって、ディスク外周端の垂れ下がった距離を評価した結果を示す図
【図６】（ａ）は本実施形態における光ディスクの構成例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の光ディスクの一部拡大断面図
【図７】（ａ）は本実施形態における光ディスクの他の構成例を示す側面図、（ｂ）は（ａ）の光ディスクの一部拡大断面図
【図８】本実施形態における光ディスクの積載状態の説明図
【符号の説明】
１光ディスク
２フレキシブル基板
３記録膜
４保護膜
５凸部
６スピンドルモータ
７光ピックアップ
９主安定化部材

Claims

可撓性を有するシート状基板と、このシート状基板上に形成された記録膜とからなり、空気流の圧力差を受けることにより、書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れが抑えられ、この状態で記録あるいは再生がなされる可撓性を有するシート状の光ディスクであって、
ディスク全体の厚さが０．２〜０．５ｍｍであり、かつヤング率が２〜５ＧＰａであって、ディスク内周部と外周部とにそれぞれ凸部を設けたことを特徴とする光ディスク。
前記凸部の高さを０．１５ｍｍとしたことを特徴とする請求項１記載の光ディスク。