JPS6149892A - エア−サンドイツチ型情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は、エアーサンドイッチ構造を有する情報記録媒
体に関するものであり、さらに詳しくは本発明は、高エ
ネルギー密度のレーザービームを用いて情報の書き込み
および／または読み取りができるエアーサンドイッチ型
情報記録媒体に関するものである。

［発明の技術的背景］ 近年において、レーザー光等の高エネルギー密度のビー
ムを用いる情報記録媒体が開発され、実用化されている
。この情報記録媒体は光ディスクと称され、ビデオ・デ
ィスク、オーディオ・ディスク、さらには大容量静止画
像ファイルおよび大容量コンピュータ用ディスク会メモ
リーとして使用されうるものである。

光ディスクは、基本構造としてプテスチック、ガラス等
からなる円盤状の透明基板と、この上に設けられたＢｉ
、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｔｅ等の金属または半金属からなる記録
層とを有する。光ディスクへの情報の書き込みは、たと
えば、レーザービームをこの光ディスクに照射すること
により行なわれ、記録層の照射部分がその光を吸収して
局所的に温度上昇する結果、物理的あるいは化学的な変
化を生じてその光学的特性を変えることにより情報が記
録される。光ディスクからの情報の読み取りもまた、レ
ーザービームを光ディスクに照射することにより行なわ
れ、記録層の光学的特性の変化に応じた反射光または透
過光を検出することにより情報が再生される。

最近、記録層を保護するためのディスク構造として、二
枚の円盤状基板のうちの少なくとも一枚の基板上に記録
層を設け、この二枚の基板を記録層が内側に位置し、か
つ空間を形成するようにリング状内側スペーサとリング
状外側スペーサとを挟んで接合してなるエアーサンドイ
ンチ構造が提案されている。このような構造を有する光
ディスクでは、記録層は直接外気に接することがなく、
情報の記録、再生は基板を透過するレーザー光で行なわ
れるために、一般に記録層が物理的または化学的な損傷
を受けたり、あるいはその表面に塵埃が付着して情報の
記録、再生の障害となることがない。

しかしながら、このエアーサンドイッチ構造の光ディス
クが様々な環境条件で輸送され、使用され、そして貯蔵
された場合に、その温度あるいは高度に基づく気圧の変
化によって不活性ガス等の充填された内部空間と外部と
の間に圧力差が生じる結果、内部の充填ガスが収縮また
は膨張して基板が変形することがある。基板の変形はフ
ォーカス・サーボの不能をきたしゃすく、さらに極端な
変形は基板の破壊につながる。特に、低温あるいは高圧
の環境条件下においては充填ガスの収縮により二枚の基
板が接触しやすく、基板接触の結果、内側の記録層が損
傷を受けるということが大きな問題であった。この記録
層の損傷は、記録層が穴（ピット）形成などの物理的な
変化によりその光学的特性を変えて情報の記録が行なわ
れる場合には、情報の記録再生に致命的な障害となるも
のである。

［発明の要旨］ 本発明は、環境条件の大幅な変化によっても二枚の基板
の変形接触が実質的に生じることがないエアーサンドイ
ッチ構造の情報記録媒体を提供することをその目的とす
るものである。

すなわち、本発明は、二枚の円盤状基板がリング状内側
スペーサとリング状外側スペーサとを挟んで接合され、
かつ少なくともその一方の基板の内側表面にレーザーに
よる情報の書き込みおよび／または読み取りが可能な記
録層が設けられてなるエアーサンドイッチ構造の情報記
録媒体において、該二枚の基板間の距離が下記の関係式
（Ｉ）を満足する範囲にあることを特徴とする情報記録
媒体： （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位：ｍ　ｍ　）
であり、ＥｌおよびＥ２は各基板のヤング率を表わす定
数（単位：　ｋ　ｇ　／　ｍｒｎ’）であり、文は外側
スペーサと内側スペーサとの間の距離（単位：ｍｍ）で
あり、そしてｔｌおよびｔ２は各基板の厚さく単位：ｍ
ｍ）である）。

を提供するものである。

なお、上記（Ｉ）式において基板間の距離りおよびスペ
ーサ間の距ｇｉ文はいずれも内のりを意味する。また、
Ｅｌ、ｔｌ並びにＥ２、Ｌ２は二枚の基板それぞれに対
応する。

［発明の構成］ 本発明は、エアーサンドイッチ構造の情報記録媒体にお
ける内部空間の寸法を好適に規定することにより、エア
ーサンドインチ内外の差圧による基板の変形、特に内部
充填ガスの収縮に伴なう基板の変形によって引き起こさ
れる基板相互の接触および基板の破壊を防止することを
実現するものである。

すなわち、エアーサンドイッチ構造の光ディスクの差圧
と基板の変形とは、実験的に次のような関係式（ｎ）で
表わすことができる。

Ｅ−ｔ３　　　　（ｎ） （ただし、αは基板の変形（単位：　ｍ　ｍ　）であり
、△Ｐはエアーサンドイッチ内外の差圧（単位：ｋｇ／
ｍｍ’）であり、Ｅは基板のヤング率を表わす定数（単
位：　ｋ　ｇ　／　ｍ　ｒｒｆ　）であり、文は外側ス
ペーサと内側スペーサとの間の距離（単位＝ｍ　ｍ　）
であり、モしてｔは基板の厚さく単位二ｍｍ）である） なお、上記（ｎ）式において基板の変形αは一枚の基板
についての変形であり、またヤング率Ｅは基板の材質に
よって異なる定数である。

上記関係式（ＩＩ）から、二枚の基板それぞれの材質、
厚さおよびエアーサンドイッチ構造のスペーサ間の距離
が決まれば、記録媒体の輸送、使用および貯蔵時に予想
される環境条件における差圧ΔＰに基づいて、基板の変
形αを見積ることができる。二枚の基板間の距離りは、
基板の接触による記録層の損傷および基板破壊を避ける
ためには、両基板の変形よりも大きくなるようにすれば
よい（すなわち、ｈ〉αｌ＋α２を満足すればよい。た
だし、α璽およびα２は各基板の変形である。第３図参
照）。

一般に、情報記録媒体の耐久性が望まれる環境条件は下
記第１表に示すような温度および高度である。なお、第
１表において差圧は、記録媒体の製造の際に封入される
充填ガスの温度を２３℃と設定した場合の値である。

第１表 温度（℃）　　差圧（ｋｇ／ｍｍ’） 使用条件　　１０〜４５°（！　　　−０，０４〜０．
０７貯蔵条件　　１０〜４５℃　　−０，０４〜０．０
７輸送条件　−４０〜６０℃　　−０，２１〜０．１３
高度　（ｍ）　　　差圧（ｋｇ／ｍｒｎ’）使用条件　
　　２０００　ｍ以下　　　　　〜０．２１５貯蔵条件
　　−３００〜３７００ｍ　　−０，０４〜０．３７輸
送条件　　−３００〜３７００ｍ　　−０，０４〜０．
３７第１表から、充填ガスの収縮を引き起こす最大差圧
ΔＰは−０，２１ｋｇ／ｍｍ’である。この値を関係式
（ｎ）に代入することにより、充填ガスの収縮による基
板の最大変形が算出される。なお、充填ガスの膨張によ
る最大差圧は０．３７ｋｇ／ｍｍ′と大きいが、基板は
外側に膨らむために基板接触が生じることはない。

二枚の基板間の距離をこの最大変形よりも大きくするこ
とにより、充填ガスの収縮による基板の接触を防１にす
ることができる。すなわち、基板間の距＃ｈが、スペー
サ間の距＃見および二枚の基板それぞれの厚さｔｌ、ｔ
２と上記式ＣＩ）で示されるような関係を満足する場合
には、基板の変長１ 一ノ） 形接触を回避して、このことに起因するフォーカス・サ
ーボ不能、記録層の損傷および基板破壊を防止すること
ができる。

以上に述べたような好ましい特性を有する本発明の情報
記録媒体は、たとえば、次にような方法により製造する
ことができる。

本発明において使用する基板は、従来の情報記録媒体の
基板として用いられている各種の材料から任意に選択す
ることができるが、基板の光学的特性、平面性、加工性
、取扱い姓、経時安定性および製造コストなどの点から
、基板材料の例としては強化ガラス等のガラス；セルキ
アストポリメチルメタクリレート、射出成形ポリメチル
メタクリレート等のアクリル樹脂；塩化ビニル、塩化ビ
ニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂：およびポリカーボ
ネートを挙げることができる。これらのうちで、好まし
い材料はガラス（ヤング率＝７２００　ｋ　ｇ　／　ｍ
ｒｎ’）　、アクリル樹脂（ヤング率＝２５０〜３５０
　ｋｇ／ｍｍ’）およびポリカーボネート（ヤング率：
　２２０〜２５０　ｋｇ／ｍｍ’）であす、特に好まし
いものは変形しにくいとの点からヤング率の大きな強化
ガラスである。

本発明において記録層が設けられる基板の厚さは、光学
上の問題から２．０ｍｍ以下であるのが好ましく、さら
に好ましくは１．０乃至２．０ｍｍの範囲である。また
、記録媒体の機械的強度の点から、二枚の基板は互いに
同厚であって、かつ同一の材質からなることが好ましい
。

記録層が設けられる側の表面には、平面性の改善、記録
層との接着力の向上、断熱効果による感度の向上および
記録層の変質の防止などの目的で、下塗層が設けられて
いてもよい。下塗層の材料としては、たとえば、ポリメ
チルメタクリレ−１・、アクリル酪・メタクリル酩共重
合体、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル拳塩化ビ
ニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ボリエ
゛チレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどの高
分子物質を挙げることができる。

下塗層は、上記高分子物質を適当な溶剤に溶解または分
散したのち、この塗布液を、スピンコード、ディップコ
ート、エクストルージョンコ−１・、バーコードスクリ
ーン印刷などの塗布方法を用いて基板上に塗布すること
により形成することができる。下塗層の層厚は一般に０
．０１乃至２０ｐＬｍであり、好ましくは０．１乃至１
０ｇｍである。

次に、基板上には記録層が設けられる。

記録層に用いられる材料の例としては、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｉ
ｎ、Ｓｎ、ｚｒ、ＡＭ、Ｃｕ、Ｇｅ等の金属；Ｂｉ、Ａ
ｓ、Ｓｂ等の半金属；Ｇｅ、Ｓｔ等の半導体；およびこ
れらの合金またはこれらの組合せを挙げることができる
。また、これらの金属または半金属の硫化物、酸化物、
ホウ化物、ケイ素化合物、炭化物および窒化物等の化合
物；およびこれらの化合物と金属との混合物も記録層に
用いることができる。

記録層は、上記材料を蒸着、スパッタリング、イオンブ
レーティングなどの方法により基板上に直接にまたは下
塗層を介して形成することができる。記録層は単層また
は重層でもよいが、その層厚は、光情報記録に要求され
る光学濃度の点から一般に１００乃至５５００人の範囲
である。

情報記録媒体が再生専用である場合には、予め基板の片
面にスタンパ−を用いて微細な凹凸を形成したのち、Ａ
ｎ、Ｃｕ等の反射性物質からなる層を形成してもよい。

次に、記録層の形成された二枚の基板を記録層を内側に
して、スペーサを挟んで接着剤等を用いて貼り合わせる
。記録層は二枚の基板両方に設けられていてもよいし、
あるいは片方のみに設けられていてもよい。また、スペ
ーサは下塗層」−に直接に接着されてもよい。

基板の記録層が設けられる側とは反対側の表面には、耐
傷性、防湿性などを高めるために、たとえば二酸化ケイ
素、酸化スズ、弗化マグネシウムなどの無機物質からな
る薄膜が真空蒸着、スパッタリング等により設けられて
いてもよい。

このようにして製造されるエアーサンドイッチ構造の情
報記録媒体は第１図に示すような外観形状を有し、たと
えば、第２図に示すような構成をとることができる。す
なわち、二枚の円盤状基板１ａ、ｌｂ上にはそれぞれ記
録層２ａ、２ｂが設けられ、両基板はリング状外側スペ
ーサ３およびリング状内側スペーサ４を挟んで接合され
ている。

第３図に、エアーサンドイッチ内外の差圧によって情報
記録媒体の基板が変形した状態を示す。

本発明の特徴的な要件であるエアーサンドイッチ構造の
内部寸法は、前述したように、耐久性が要求される環境
条件下での基板接触の防止の点から、二枚の基板間の距
＃ｈが最大変形αｌ＋α２よりも大きくなるようにする
必要がある。すなわち、ｈは関係式（Ｉ）を満足する値
である必要がある。

ｈ〉αｌ十αＺ （ただし、ｈは二枚の基板間の距１！Ｉｉ（単位：ｍｍ
）であり、ＥｌおよびＥ２は各基板のヤング率を表わす
定数（単位：ｋｇ／ｍｒｎ’）であり、文は外側スペー
サと内側スペーサとの間の距離（単位：　ｍ　ｍ　）で
あり、そしてｔｌおよびｔｌは各基板の厚さく単位：ｍ
ｍ）である）。

換言すれば、基板間の距離ｈ、スペーサ間の距離文およ
び各基板の厚さｔｌ、ｔｌは、上記ＣＩ）式を満足する
ような関係になければならない。

特に、二枚の基板が同一の材質からなり、かつ同一の厚
さである場合には、Ｅ　、　＝Ｅ２　＝Ｅおよびｔ１＝
ｔ２＝ｔとすることができ、上記関係式ＣＩ）は次によ
うに表わされる。ここで、同一の厚さとは±０．０５ｍ
ｍ以内のバラツキをもって実質的に同一とみなすことが
できる。

（ただし、ｈは二枚の基板間の距１１ｉＩ（単位：ｍｍ
）であり、Ｅは両基板のヤング率を表わす定数（単位：
ｋｇ／ｍｒｎ’）であり、見は外側スペーサと内側スペ
ーサとの間の距離（単位：ｍｍ）であり、そしてｔは両
基板の厚さく単位：ｍｍ）である）。

たとえば、両基板がともに強化ガラスからなる場合にそ
のヤング率Ｅは７２００　ｋｇ／ｍｍ’であり、基板の
最大変形２α（差圧−０、２１ｋｇ／１１ｍ’における
変形）とスペーサ間の距＃見および基板の厚さｔとは、
第４図にグラフの形で示したような関係にある。従って
、基板間の距１ＩＩＩｌｈの値は、第４図において文が
一定の各曲線よりも上側領域に常に存在するようにしな
ければならない。

また、基板の厚さｔは前述したように光学的な観点から
、２．０ｍｍ以下の範囲にあるのが好ましく、さらに好
ましくは１．０乃至２．０ｍｍの範囲である。

スペーサ間の距１１！ｉ：ｕは、情報の記録容量などの
点から５０乃至１００ｍｍの範囲にあることが好ましい
。そして基板間の距ａｈは、情報記録媒体としての諸特
性の点から０．５乃至２．０ｍｍの範囲にあることが好
ましい。

次に、本発明に従うエアーサンドイッチ構造の情報記録
媒体の実施例における内部寸法、および比較のために公
知の情報記録媒体における内部寸°法を、第２表に示す
。ただし、以下の各個は本発明を制限するものではない
。なお、第２表において、最大変形２αは上記関係式（
Ｉ′）の左辺より算出した値である。

以下余白 第２表から明らかなように、本発明に従う情報記録媒体
（実施例１）は基板間の距＃ｈが基板の変形２αよりも
大きいため、耐久性の要求される環境条件（−４０℃の
輸送条件）下でも二枚の基板が互いに接触するようなこ
とがない。また、本発明に従う情報記録媒体は、第１表
に示した使用条件下でフォーカス・サーボ可能であり、
情報の書き込みおよび読み取りが充分可能である。

一方、公知の情報記録媒体（比較例１〜３）は基板間の
距離が基板の変形よりも小さいため、輸送条件によって
は基板接触が起こって記録媒体に損傷が生じることが懸
念される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のエアーサンドイッチ構造の情報記録
媒体を概略的に示す斜視図である。 第２図は、第１図のｘ−Ｘ線に沿った断面図であり、本
発明のエアーサンドイッチ構造の情報記録媒体の一例を
示す図である。 第３図は、エアーサンドイッチ内外の差圧によって情報
記録媒体の基板が変形した状態を示す断面図である。 ｌａ、ｌｂ：基板、２ａ、２ｂ：記録層、３：外側スペ
ーサ、４：内側スペーサ 第４図は、強化ガラス基板使用の情報記録媒体における
、最大変形２αとスペーサ間の距離見および基板の厚さ
ｔとの関係を示すグラフである。 特許出願人　　富士写真フィルム株式会社代理人　　　
　弁理士　　柳川泰男 さ× ７．、ｘ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二枚の円盤状基板がリング状内側スペーサとリング
   状外側スペーサとを挟んで接合され、かつ少なくともそ
   の一方の基板の内側表面にレーザーによる情報の書き込
   みおよび／または読み取りが可能な記録層が設けられて
   なるエアーサンドイッチ構造の情報記録媒体において、
   該二枚の基板間の距離が下記の関係式（ I ）を満足す
   る範囲にあることを特徴とする情報記録媒体： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位：ｍｍ）であ
   り、Ｅ＿１およびＥ＿２は各基板のヤング率を表わす定
   数（単位：ｋｇ／ｍｍ＾２）であり、ｌは外側スペーサ
   と内側スペーサとの間の距離（単位：ｍｍ）であり、そ
   してｔ＿１およびｔ＿２は各基板の厚さ（単位：ｍｍ）
   である）。 ２、上記二枚の基板がともに同厚であって同一の材質か
   らなり、そして二枚の基板間の距離ｈが下記関係式（
   I ’）を満足する範囲にあることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の情報記録媒体： ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ’） （ただし、ｈは二枚の基板間の距離（単位：ｍｍ）であ
   り、Ｅは両基板のヤング率を表わす定数（単位：ｋｇ／
   ｍｍ＾２）であり、ｌは外側スペーサと内側スペーサと
   の間の距離（単位：ｍｍ）であり、そしてｔは両基板の
   厚さ（単位：ｍｍ）である）。 ３、上記（ I ）式または（ I ’）式における二枚の基
   板間の距離ｈが、０．５≦ｈ≦２．０ｍｍの範囲の数値
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは
   第２項記載の情報記録媒体。 ４、上記（ I ）式における基板の厚さｔ＿１およびｔ
   ＿２がそれぞれ、１．０≦ｔ＿１≦２．０ｍｍおよび１
   ．０≦ｔ＿２≦２．０ｍｍの範囲の数値であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の情報記録媒体。 ５、上記（ I ’）式における基板の厚さｔが、１．０
   ≦ｔ≦２．０ｍｍの範囲の数値であることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載の情報記録媒体。 ６、上記（ I ）式または（ I ’）式における外側スペ
   ーサと内側スペーサとの間の間隔ｌが、５０≦ｌ≦１０
   ０ｍｍの範囲の数値であることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項もしくは第２項記載の情報記録媒体。 ７、上記二枚の基板がそれぞれ、ガラス、アクリル樹脂
   およびポリカーボネート樹脂からなる群より選ばれる一
   種の物質からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項もしくは第２項記載の情報記録媒体。 ８、上記二枚の基板がいずれも強化ガラスからなること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載の情報記録媒体
   。