JP5453143B2

JP5453143B2 - 光記録ディスクおよび光記録ディスクの記録再生方法

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Publication number: JP5453143B2
Application number: JP2010053283A
Authority: JP
Inventors: 竜雄見上; 淑行北原
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2010-03-10
Filing date: 2010-03-10
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-03-10
Also published as: CN102782757B; US20120320726A1; US8503281B2; WO2011111294A1; CN102782757A; JP2011187135A

Description

本発明は、光記録ディスクおよび光記録ディスクの記録再生方法に関する。

レーザ光などで情報を記録・再生する光記録媒体は、近年、記録層を多層化することによりディスク１枚あたりの記憶容量を高める方法が検討されている（特許文献１〜３、非特許文献１〜３）。
一方、ごく薄いフレキシブルディスク（特許文献４〜６、非特許文献４など）を多数枚カートリッジケースに収め、１枚ずつチェンジャーで取り出して使うようにすることにより、大容量のカートリッジを実現する方法が検討されている。

特開２００９−１３４７８４号公報特開２００９−２５２３４０号公報国際公開第２００８／００７５６４号パンフレット特許第４１４０８２３号公報特開２００５−０１１４１２号公報特開２００９−１１６９８５号公報

H.Mitsumori et al., Jpn.J.Appl.Phys. Vol.48, No.3(2009) 03A055 Mishima et al. "150 GB, 6-layer write once disc for Blu-ray Disc system", Proc.of SPIE 6282 (2006) 62820I Isao Ichimura et al. Proc. SPIE, Vol. 6282, 628212 (2007) 小名木他, Ricoh Technical Report No.30, p37

しかし、これまでの記録層を多層化した光記録媒体は、記録層および中間層の積層構造からして厚さが必要なため、結果として媒体全体の厚みが大きくなることで可撓性を有さず、１００００ｒｐｍ以上に高速回転させると、媒体が共振することで媒体が破損する虞があり、データ転送速度を高くしようとしても、媒体の速度による限界が低いという問題があった。

そこで、本発明は、高速回転を可能にした大容量の光記録ディスクおよび光記録ディスクの記録再生方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決する本発明の光記録ディスクは、それぞれの層の厚さが０．０１〜２μｍである１０層以上の複数の光記録層と、前記複数の光記録層の間に隙間無く設けられた複数の中間層と、前記光記録層および前記中間層を支持するベースフィルムと、前記光記録層および中間層の前記ベースフィルムとは反対側に設けられたカバー層とを備え、全体としてディスク形状をなし、総厚さが３００μｍ以下で可撓性を有することを特徴とする。

このような、総厚さが３００μｍ以下の可撓性を有する光記録ディスクにすることで、３００μｍより厚いディスクで問題となる共振が起こりにくく、高速回転が可能となる。このため、高いデータ転送速度を実現することが可能となる。また、３００μｍ以下の厚みの中に、１０層以上の記録層を設けることで、大記憶容量とすることができる。

前記した光記録ディスクにおいて、前記カバー層は、厚みが１０〜５０μｍであることが望ましい。

前記した光記録ディスクにおいては、前記カバー層および前記ベースフィルムの少なくとも一方は、内側に、トラッキングに用いるための螺旋状の溝が設けられている構成とすることができる。また、前記中間層の少なくとも一つに、トラッキングに用いるための螺旋状の溝が設けられた構成とすることもできる。

本発明の各光記録ディスクの記録再生方法は、前記ベースフィルムの外面までの距離と前記カバー層の外面までの距離のうち、ベースフィルムの外面までの距離の方が小さい光記録層に対しては、カバー層側から光を照射することで記録または再生を行い、カバー層の外面までの距離が小さい光記録層に対しては、ベースフィルム側から光を照射することで記録または再生を行うことを特徴とする。

このように、記録再生を行う光の照射側から見て奥側にある記録層に対し記録・再生を行うよう、光記録ディスクの両側から適宜記録または再生を行うことで、ディスクの光を入射する側の表面と光記録層との距離を比較的大きく取ることができる。これにより、ディスク表面に傷や塵埃があったとしても、対象となる記録層の焦点の位置から離れているので、データの記録・再生時に傷や塵埃の影響を受けにくい。従来は、厚みの大きい光記録媒体でこのような距離を取ることで、ディスク表面の傷や塵埃の影響を受けないようにしていたが、本発明では、薄いフレキシブルディスクにおいても、適宜ディスクの両側の一方から奥の方の光記録層に対し記録再生を行うことで、光学的に傷や塵埃の影響を受けにくくすることができる。

本発明の光記録ディスクによれば、大記憶容量でありながら、高いデータ転送速度を実現することができる。また、本発明の光記録ディスクの記録再生方法によれば、ディスク表面の傷や塵埃の影響を受けにくい。

光記録ディスクの全体斜視図である。光記録ディスクの断面図である。光記録ディスクの層構成を説明する図である。トラッキング用の溝の配置が異なる光記録ディスクの例を示す断面図である。光ディスクドライブの構成図である。光記録ディスクの層構成の組合せの例である。

次に、本発明の一実施形態について説明する。図１に示すように、本発明の一実施例に係る光記録ディスク１は、全体として円盤状をなし、可撓性のあるディスク部１０が、コア１９に支持されている。光記録ディスク１は、折れ曲がりなどによる損傷を防止するため、カートリッジケース２に収納した状態で取り扱うようにするとよい。

コア１９は、後述するディスクドライブに支持される部分であり、図２に示すように、円盤状の形状を有し、中央に、スピンドルが挿通される貫通孔１９Ａが形成されている。また、ディスク部１０を張り付けなどにより支持するため、コア１９には、外周にフランジ１９Ｂが設けられている。フランジ１９Ｂは、コア１９の厚み方向の中央で（スピンドル３２に支持され得る面１９Ｃおよび面１９Ｄの中間位置（等距離）で）ディスク部１０を支持できるように、コア１９の厚み方向のおよそ中央部分に配置されている。

図３に示すように、ディスク部１０は、ベースフィルム１１に、多数の光記録層１２および中間層１３が設けられ、ベースフィルム１１の反対側は、カバー層１４で覆われている。具体的には、ベースフィルム１１およびカバー層１４の内側には、それぞれスペーサ層１５，１６が設けられている。２つのスペーサ層１５，１６の間には、多数の光記録層１２が設けられ、各光記録層１２同士の間には、中間層１３が設けられている。ディスク部１０の総厚さＴは、３００μｍ以下である。また、ディスク部１０は、可撓性を有し、いわゆるフレキシブルディスクを構成している。

ベースフィルム１１は、ディスク部１０の支持体となるものであり、円形をなしている。ベースフィルム１１の厚さは、適度な可撓性を有するようにするため１０〜１００μｍであるのが望ましく、１０〜５０μｍであるのがより望ましい。ベースフィルム１１の材料は、例えば、ポリカーボネート、アクリル樹脂、ポリエステル、脂環式炭化水素樹脂、エポキシ、アセタールなどを用いることができる。

光記録層１２は、レーザ光などの光（紫外光、赤外光を含む）により情報を記録可能な記録材料からなる層である。光記録層１２の記録材料は、公知の光記録ディスクと同様に光を当てることにより、屈折率、光吸収率または蛍光特性などの光学的性質が変化するものであれば、どのようなものでもよい。一例として、光記録層１２の材料は、シアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素などの有機色素材料、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ等の相変化材料、Ｔｅ、Ｓｅ等を含む金属材料である。

光記録層１２の厚さは、記録材料の感度に応じ、十分なＳ／Ｎ比が得られる程度の厚みで有ればよく、例えば、０．０１〜２μｍである。光記録層１２が０．０１μｍ以上であることで信号強度を大きくとって必要なＳ／Ｎ比を得ることが可能であり、２μｍ以下とすることで、光記録層１２を１０層以上設けることができて記憶容量を大きくできるとともに、中間層１３の厚みを十分確保して層間クロストーク（隣接する光記録層１２からの信号の混ざり合い）を防止することができる。

光記録層１２は、光記録ディスク１全体として大きな記憶容量を得るため、少なくとも１０層以上設けられる。光記録層１２の層数は、中間層１３の厚さを必要なだけ確保できる限り、２０層、４０層などできるだけ多い方が望ましい。

中間層１３は、隣接する光記録層１２同士の層間クロストークを防止するために設けられる層であり、例えば、３〜２０μｍ程度の厚さを設けるとよい。中間層１３の材料は、光記録ディスク１の記録・再生に用いる光（「記録再生光」と省略して記す。）を十分に透過できるものであれば特に限定されず、例えば、アクリル化合物、メタクリル化合物、ポリ塩化ビニル化合物、ポリビニルアルコール化合物、ポリ酢酸ビニル化合物、ポリスチレン化合物、セルロース等高分子化合物を溶媒に溶解した接着剤、アクリレート化合物やエポキシ化合物、オキセタン化合物等を主成分とする光硬化型接着剤、エチレン酢酸ビニル化合物、オレフィン化合物、ウレタン化合物等を主成分とするホットメルト接着剤、
アクリル化合物、ウレタン化合物、シリコーン化合物等からなる粘着剤を用いることができる。

カバー層１４は、ベースフィルム１１と反対側の面を覆うように設けられている。カバー層１４は、厚さ、材料など、ベースフィルム１１と同様の構成とすることができる。本明細書では、ベースフィルム１１とカバー層１４に便宜上、別の名称を用いているが、ベースフィルム１１とカバー層１４は、全く同じ構成であっても構わない。逆に、カバー層１４とベースフィルム１１を異なる構成としてもよい。例えば、ベースフィルム１１を厚くしてベースフィルム１１の支持力を大きくし、カバー層１４は、ベースフィルム１１よりも薄くして、ベースフィルム１１の反対側を保護するためにのみ設けてもよい。

ベースフィルム１１は、内側の面に、トラッキングに用いるための螺旋状の溝２１が設けられている。カバー層１４にも同様に、内側の面に、トラッキングに用いるための螺旋状の溝２４が設けられている。溝２１を作る場合には、例えば、ベースフィルム１１の内面に紫外線硬化樹脂を塗布した上で、溝２１を反転させた突条を有するスタンパを紫外線硬化樹脂層に押し付け、その状態で紫外線を照射して硬化させることで作ることができる。カバー層１４に溝２４を形成する場合にも同様である。ベースフィルム１１と、カバー層１４の内側には、それぞれ、溝２１，２４が設けられた面と光記録層１２を隔離するためのスペーサ層１５，１６が設けられている。スペーサ層１５は、ベースフィルム１１の溝２１を検出できるようにするため、隣接するベースフィルム１１と異なる屈折率の材料で構成される。同様の理由から、スペーサ層１６は、隣接するカバー層１４と異なる屈折率の材料で構成される。

ベースフィルム１１およびカバー層１４は、少なくとも一方が、記録再生光が十分に透過できるようになっていればよく、他方は、透過性を有さなくてもよい。もっとも、後述するように光記録ディスク１（ディスク部１０）の両面から記録・再生を行うためには、ベースフィルム１１およびカバー層１４の両方が記録再生光を十分に透過できるようになっているのがよい。この透過性については、スペーサ層１５，１６についても同様であり、スペーサ層１５，１６は、ベースフィルム１１およびカバー層１４のうち、透過性を有するものに対応するものが、記録再生光に対し十分な透過性を有していればよい。もっとも、本実施形態のスペーサ層１５，１６は、トラッキング用の溝２１，２４に隣接しているので、溝２１，２４の位置を検出可能な程度に、トラッキングサーボに用いる光に対し透過性を有しているのがよい。なお、スペーサ層１５，１６の厚さは、１〜２０μｍ程度とすることができ、材料としては中間層１３と同じものを用いることができる。

トラッキング用の溝は、ベースフィルム１１やカバー層１４に設けずに、中間層１３に設けてもよい。例えば、図４に示すように、中間層１３の一層を、互いに屈折率が異なる第１中間層１３Ａと第２中間層１３Ｂとで構成し、第１中間層１３Ａに螺旋状の溝２３を設けることができる。

次に、光記録ディスク１に対しデータの記録・再生を行う光ディスクドライブの一例について説明する。
図５に示すように、光ディスクドライブ３０は、スタビライザ３１と、スピンドル３２と、モータ３４と、光ピックアップ３５と、モータ３４および光ピックアップ３５の動作を制御する制御部４１とを主に備えている。

スタビライザ３１は、高精度の平面部３１Ａを有する板であり、スピンドル３２が貫通する中央の穴３１Ｂを有している。スタビライザ３１の平面部３１Ａには、光記録ディスク１のディスク部１０が対面するため、平面部３１Ａは、ディスク部１０よりも大きく形成されている。スタビライザ３１は、スタビライザホルダ３１Ｃにより、十分に安定した図示しないベースに固定されている。スタビライザ３１は、回転するディスク部１０との間に僅かな空気層を保持することで、光記録ディスク１を高速回転（例えば、１５０００〜２００００ｒｐｍ程度）させても、ディスク部１０を安定させることができる。

スピンドル３２は、光記録ディスク１を支持して回転する部材である。スピンドル３２の先端は、コア１９の貫通孔１９Ａに対応した形状を有しており、キャップ３３がスピンドル３２の先端に係合することにより、コア１９は、スピンドル３２にしっかりと把持されるようになっている。

モータ３４は、スピンドル３２を回転させる駆動源であり、回転子がスピンドル３２に結合されている。モータ３４の回転は、制御部４１により制御される。

光ピックアップ３５は、レーザ光源や、レンズ、受光素子などを有した公知の光ピックアップ装置と同様の構成である。光ピックアップ３５は、光記録ディスク１の半径方向に延びるガイド３５Ａに沿って移動してトラッキングを行うようになっている。このトラッキングは、前記した溝２１または溝２４からの反射光が所定の強度になるように光ピックアップ３５の位置を調整することで行われる。溝２１または溝２４の位置と、光記録層１２の位置は深さ（光記録ディスク１の厚み）方向で異なるため、光ピックアップ３５は、記録・再生用の光源および受光素子と、サーボトラッキング用の光源および受光素子を別個に備えているとよい。
光ピックアップ３５で再生時に受光して得た信号およびトラッキング用に受光した信号は、信号処理部４２に出力される。

制御部４１は、信号処理部４２と接続されている。
信号処理部４２は、記録時に外部から入力されたデータを、光ピックアップ３５の出力パターンにエンコードした記録信号を制御部４１に出力するとともに、光ピックアップ３５から入力された信号をデコードして外部に出力する機能を有する。また、信号処理部４２は、トラッキング用に受光した信号から、トラッキングのずれを算出し、光ピックアップ３５の位置をフィードバック制御するため、光ピックアップ３５の位置制御量を制御部４１に出力する。

制御部４１は、モータ３４を所定の回転数で回転させるようにモータ３４に制御信号を出力する。また、データの記録時および再生時において、所定の記録箇所に光ピックアップ３５をトラッキング制御する。さらに、データの記録時には、信号処理部４２から入力された記録信号を光ピックアップ３５に出力し、データの再生時には、所定の出力で光ピックアップ３５の光源から光を出射させる。

上記の機能に加え、制御部４１は、記録再生光を複数の光記録層１２のうちの所定の層にフォーカシングする機能を有する。このフォーカシングは、例えば、光の照射側から見て最も奥の光記録層１２（図３では一番下の光記録層１２）にフォーカスした後、フォーカスを徐々に手前（図３では上）側に移動しつつ、層数をカウントすることで、所望の層にフォーカスを移すことができる。

一の光記録層１２に対し、記録・再生動作を行うときには、その光記録層１２がベースフィルム１１とカバー層１４のうち、ベースフィルム１１に近い場合には、図３に示したように、カバー層１４側から記録・再生を行い、カバー層１４に近い場合には、光記録ディスク１を裏返してスピンドル３２に支持させ、ベースフィルム１１側から光を照射して記録・再生を行うとよい。このように、記録・再生の対象とする光記録層１２から遠い表面側から光を照射することで、光が透過する手前側の表面と記録・再生の対象となる光記録層１２の距離を大きく取れるので、仮に光が透過する手前側の表面に傷や塵埃があったとしても、その傷や塵埃の影響をほとんど受けることなくデータの記録・再生が可能となる。従来の、可撓性を有さない厚い光記録ディスクでは、厚い基板を通して記録・再生用の光を照射していたため、基板の傷や塵埃の影響を受けないことができたが、本実施形態の光記録ディスク１は、３００μｍ以下で可撓性を有する程度に薄く、また、その中に１０層以上の光記録層１２を設けているため、ベースフィルム１１およびカバー層１４は、従来の可撓性を有さない光記録ディスクよりもかなり薄くなってしまう。そのため、対象とする光記録層１２の位置に応じて、上記のように遠い側の表面から光を照射することで、表面の傷や塵埃の影響を避けることができる。なお、ベースフィルム１１の外面とカバー層１４の外面の中央にある光記録層１２については、ベースフィルム１１側、カバー層１４側のいずれから記録再生光を照射して記録・再生をしてもよい。

光記録層１２のうち、光の照射側から見て奥側の層について、記録・再生をすることの指示は、この光ディスクドライブ３０を操作するユーザが、記録すべき光記録層１２の位置を適宜光ディスクドライブ３０に入力して行ってもよいし、制御部４１が記録再生光をフォーカシングするときに、ディスク部１０の厚み方向中央より下側の光記録層１２（つまり、奥側の光記録層１２）にのみにフォーカスするように構成してもよい。さらに、光ディスクドライブ３０に接続される外部機器が、奥側の光記録層１２にのみ記録・再生を行うように指示してもよい。

次に、光記録ディスク１の、各層の厚みなどのバリエーションについて例を挙げて説明する。図６は、本発明に含まれる各層の厚みや、トラッキング用の溝の位置を例示した実施例１〜６と、本発明に含まれない比較例１，２を表にしたものである。実施例１〜６のように、ベースフィルム１１およびカバー層１４を１０〜５０μｍにした上で、総厚さを３００μｍ以内に抑えることで、ディスク部１０の全体として可撓性を持たせることができる。一方、比較例１，２のように、総厚さを３００μｍより大きくしてしまうと、ディスク部１０が可撓性を有さなくなり、高速回転が困難となる。

また図６の表には、各実施例および比較例について、記録再生光として、４０５ｎｍのレーザ光を用い、対物レンズとして現在広く使われているレンズの中で最も大きいＮＡであるＮＡ０．８５のレンズを用い、カバー層１４から数えて１層目の光記録層１２に焦点を合わせた場合の、光記録ディスク１の対物レンズ側の表面のレーザ光のスポットの大きさを示した。このスポット光の大きさは、カバー層１４側からレーザ光を照射した場合のカバー層１４の表面での大きさと、ベースフィルム１１側からレーザ光を照射した場合のベースフィルム１１の表面での大きさを計算して示した。この表からわかるように、実施例１〜６において、カバー層１４側から記録再生光を照射すると、カバー層１４の表面でのスポット径は７０μｍより小さく、カバー層１４の表面において５０μｍ以下程度までの大きさの欠陥や傷しか許容できないが、ベースフィルム１１側から記録再生光を照射すると、１００μｍ以上の欠陥や傷も許容できるようになる。このことから、カバー層１４の外面までの距離が小さい光記録層１２に対しては、ベースフィルム１１側から光を照射することで記録または再生を行うことが好ましいことが示される。

光記録ディスク１に、傷などに対し十分な耐性を持たせるためには、傷の大きさとして５０μｍ以上が許容される必要があり、そのためには、記録再生光の照射側の表面でのスポット径が７０μｍ以上である必要がある。このことからは、光記録ディスクの層厚さは、１００μｍ（実施例３のベースフィルムの厚さ５０μｍの２倍）以上であることが望ましい。光記録ディスク１の厚さは、この傷への耐性の観点からは、厚い方が望ましく、１５０μｍ以上がより望ましく、２００μｍ以上であるのがさらに望ましい。

以上のような、本実施形態の光記録ディスク１は、総厚さが３００μｍ以下であり可撓性を有するため、共振による光記録ディスク１の破損が起こりにくく、可撓性が無い従来の光記録ディスクに比較して高速回転が可能である。そのため、データの高速転送も可能となる。そして、総厚さが３００μｍ以下でありながら、光記録層１２を１０層以上設けたため、コンパクトでありながら大量の記憶容量を実現することができる。

また、光記録ディスク１は、コア１９のスピンドル３２に支持される面１９Ｃおよび面１９Ｄの中間位置（等距離）にディスク部１０を支持しているので、光ディスクドライブ３０にベースフィルム１１を下にしてセットした場合と、カバー層１４を下にしてセットした場合とで、光ディスクドライブ３０内の各部分、例えば、光ピックアップ３５やスタビライザ３１との位置関係が同様になる。そのため、光を入射させる面を表裏で変えても、光ディスクドライブ３０が、同様の動作で記録・再生を行うことができる。

そして、光記録ディスク１は、ベースフィルム１１やカバー層１４または中間層１３に螺旋状の溝２１，２３，２４が設けられていることで、トラッキング制御が容易である。

また、上記のように、ベースフィルム１１の外面までの距離とカバー層１４の外面までの距離のうち、ベースフィルム１１の外面までの距離の方が小さい光記録層１２は、カバー層１４から光を照射することで記録または再生を行い、カバー層１４の外面までの距離が小さい光記録層１２は、ベースフィルム１１側から光を照射することで記録または再生を行う光記録ディスクの記録再生方法により、ディスク部１０の光の入射側の表面に傷や塵埃があったとしても、記録・再生の対象となる光記録層１２と当該表面との距離を比較的大きく取れるので、それらの傷や塵埃の影響を大きく受けることなく記録・再生が可能である。

以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することが可能であることはいうまでもない。例えば、トラッキング用の溝は、ベースフィルム１１の内面およびカバー層１４の内面だけでなく、これらに加えて中間層１３にも設けても構わない。

１光記録ディスク
２カートリッジケース
１０ディスク部
１１ベースフィルム
１２光記録層
１３中間層
１３Ａ第１中間層
１３Ｂ第２中間層
１４カバー層
１５スペーサ層
１６スペーサ層
１９コア
２１溝
２３溝
２４溝
３０光ディスクドライブ

Claims

それぞれの層の厚さが０．０１〜２μｍである１０層以上の複数の光記録層と、前記複数の光記録層の間に隙間無く設けられた複数の中間層と、前記光記録層および前記中間層を支持するベースフィルムと、前記光記録層および前記中間層の前記ベースフィルムとは反対側に設けられたカバー層とを備え、全体としてディスク形状をなし、総厚さが３００μｍ以下で可撓性を有することを特徴とする光記録ディスク。
前記中間層は、それぞれ、３〜２０μｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の光記録ディスク。
前記カバー層は、厚みが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光記録ディスク。
前記ベースフィルムは、厚みが１０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の光記録ディスク。
前記カバー層および前記ベースフィルムの少なくとも一方は、内側に、トラッキングに用いるための螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の光記録ディスク。
前記カバー層および前記ベースフィルムの両方に螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の光記録ディスク。
前記中間層の少なくとも一つに、トラッキングに用いるための螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光記録ディスク。
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光記録ディスクの記録再生方法であって、
前記ベースフィルムの外面までの距離と前記カバー層の外面までの距離のうち、前記ベースフィルムの外面までの距離の方が小さい光記録層に対しては、前記カバー層側から光を照射することで記録または再生を行い、前記カバー層の外面までの距離の方が小さい光記録層に対しては、前記ベースフィルム側から光を照射することで記録または再生を行うことを特徴とする光記録ディスクの記録再生方法。