专利名称：光盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光盘，特别是涉及一种由基底、记录层和保护层构成的光盘，并且该光盘由来自该保护层一侧的激光束照射。
本申请基于并请求2002年8月9日在日本专利局申请的日本专利申请NO.2002-232312作为优先权，在本申请中将全文引用其公开内容供参考。
背景技术：
近年来，考虑到便携式信息记录/处理终端，例如，手机、PDA(个人数字化助理)、移动式个人计算机、摄像机、数码相机、便携式记录/再现设备等，人们对用于存储已记录/处理的信息的记录媒体业已有了发展的需求。
随着这些记录媒体开发出来的是使用光盘作为价格低廉且易于操作的可移动媒体的设备。人们已经对这些设备做了进一步的研究。
从方便的角度看，便携式信息记录/处理终端具有小的尺寸，因此所要用到的光盘也必须具有小尺寸。然而，考虑到光盘要用于处理大信息量的数据的设备，例如摄像机和PDA，所以每张光盘可记录的数据容量必须要大。
为了在高记录密度下实现记录或再现数据，有一种常用的方法。在此方法中，必须缩短记录或再现激光束的波长，并放大将该记录或再现激光束汇聚到光盘上的物镜的数值孔径(numerical aperture)(NA)。基于此方法讨论一种结构，例如，该结构使用波长为450nm或小于450nm的蓝光作为记录或再现激光束，设置物镜的NA为0.78或更大，以及使用具有厚度小于0.1mm的较薄的保护层的光盘。
例如，如果将具有此较薄保护层的该光盘用作具有约50mm的小直径类型的光盘，则每张光盘能记录或再现的数据容量是2GB或更大。
同时，当光盘被携带时，用于便携式信息记录/处理终端的光盘暴露在由于环境改变所致的温度和湿度的极度变化中。因此，对于用在便携式信息记录/处理终端的光盘来讲，由于温度和湿度改变所致的光盘的翘曲必须要小。
在上述的具有薄保护层的小直径光盘的情况下，关于温度和湿度改变所致的翘曲的详细知识尚不具备。因此，有一种传统的思考方式，例如，不考虑由温度和湿度改变所致的光盘的翘曲，但是光盘的厚度可以通过固定光盘直径和光盘厚度之间比率来确定。
如果不考虑温度和湿度的变化来确定光盘的厚度，则温度和湿度的改变会引起较大的光盘翘曲。这会导致这样的问题，即不能够在该光盘上完成信息信号的精确的记录/再现。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种能够消除上述的现有技术中问题的新型的光盘。
本发明的另一个目的是提供一种能够减少由温度和/或湿度改变所致的翘曲的光盘，以及一种制造该光盘的方法。
依照本发明的一种光盘包括一直径大于50mm的基底、设置在该基底上的一记录层、以及设置在该记录层之上、厚度小于该基底且记录/再现激光束入射其上的一保护层，其中该光盘的整体厚度为0.7mm或更大。
依照本发明的另一种光盘包括一直径约为80mm的基底、设置在该基底上的一记录层、以及设置在该记录层之上、厚度为0.1mm的且记录/再现激光束入射其上的一保护层，其中该光盘的整体厚度为0.94mm或更大。
依照本发明的又一种光盘包括一直径约为50mm的基底、设置在该基底上的一记录层、以及设置在该记录层之上、厚度为0.1mm的且记录/再现激光束入射其上的一保护层，其中该光盘的整体厚度为0.7mm或更大。
依照本发明的另一种光盘包括一直径约为51.5mm的基底、设置在该基底上的一记录层、以及设置在该基底上、厚度为0.08mm的且记录/再现激光束入射其上的一保护层，其中该光盘的整体厚度为0.8mm或更大。
依照本发明的又一种光盘至少包括一基底、在该基底上的具有单层结构或多层结构的一记录层、以及设置在该记录层之上、厚度小于该基底且记录/再现激光束入射其上的一保护层，其中形成该基底和记录层，满足下面表达式的条件
∫0n1E1(y)e(y)dy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)dy+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmEm(y)e(y)dy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)dy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)dy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)dy]]>...(1)，∫0n1E1(y)e(y)ydy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)ydy+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmEm(y)e(y)ydy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)ydy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)ydy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)ydy]]>...(2)，e(y)＝eo+ky...(3)，以及θ＝-kl...(4)，其中y表示在该光盘厚度方向上的偏移量，ni(i＝1，2，3...，m)表示构成该光盘的每一层的厚度，m(m≥2)表示构成该光盘的全部的层数，Ei(i＝1，2，3...，m)表示构成该光盘的每一层的杨氏模量，e(y)表示在该光盘中产生的形变，eo表示该光盘最初的形变，αi(i＝1，2，3...，m)表示构成光盘的每一层取决于温度和/或湿度的膨胀系数，T表示该光盘周围温度和/或湿度的变化量，θ表示该光盘的翘曲量，k表示该光盘的曲率，以及l表示构成该光盘的所有层成层区域的宽度。
从参照
的实施例中将会更加清楚的理解本发明可获得的其它的目的和优点。
图1是显示本发明的光盘的示意性结构的剖面图；图2是显示按照本发明的光盘制造方法获得的光盘直径与光盘厚度之间关系的曲线图；以及图3是显示一设备的结构示意图，该设备用于测量预定厚度的光盘的最大翘曲量。
具体实施例方式
现在将参照附图详细描述本发明的光盘。
在如图1所示的光盘1中，在基底11上形成信息记录/再现层12，以及在该信息记录/再现层12上形成保护层13。该信息记录/再现层12和该保护层13每一个都可以有单层结构或多层结构。该信息记录/再现层12具有在其中铺设一层或多层的结构，每一层至少包括一反射膜、一介质层和一记录层。用做构成该信息记录/再现层12的该记录膜的可以是由相变型光记录材料、磁光记录膜或含有有机颜料的记录膜构成的膜。本发明使用由相变型光材料制成的膜作为该记录膜。
设置在光盘1上的保护层13为0.1mm厚。激光束通过该保护层13照射在该信息记录/再现层12上，该激光束的波长为450nm或更小，例如，405nm，并且该激光束被具有设置为0.78或更大，例如，0.8的数值孔径(NA)的物镜汇聚。
在本发明中，通过在构成光盘1的各层之中使用力平衡公式和力矩平衡公式，可获得每一层的厚度以及光盘1的光盘厚度，该厚度是整个光盘的厚度。例如，在该信息记录/再现层12或保护层13具有多层结构的情况下，所提及的构成光盘1的层包括形成该多层结构的那些层。
下面的公式(5)是依赖于构成光盘1的各层的力平衡公式。
∫0n1E1(y)e(y)dy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)dy+∫n1+n2n1+n2+n3E3(y)e(y)dy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmEm(y)e(y)dy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)dy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)dy+∫n1+n2n1+n2+n3α3(y)TE3(y)dy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)dy]]>...(5)在此公式中，y表示在光盘1厚度方向上的偏移量，ni(i＝1，2，3...，m)表示构成光盘1的每一层的厚度。此外，m表示构成光盘1的总层数，Ei(i＝1，2，3...，m)表示构成光盘1的每一层的杨氏模量。还有e(y)表示光盘1中产生的形变，αi(i＝1，2，3...，m)表示在构成光盘的每一层中取表示光盘1中产生的形变，αi(i＝1，2，3...，m)表示在构成光盘的每一层中取决于温度和/或湿度的膨胀系数。此外，T表示光盘1周围温度和/或湿度的变化量。
下面的公式(6)是取决构成光盘1的各层的力矩平衡公式。
∫0n1E1(y)e(y)ydy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)ydy+∫n1+n2n1+n2+n3E3(y)e(y)ydy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmEm(y)e(y)ydy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)ydy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)ydy+∫n1+n2n1+n2+n3α3(y)TE3(y)ydy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)ydy]]>...(6)在光盘1中引起的形变e(y)由下面的假设圆形翘曲的公式(3)表示。
e(y)＝eo+κy ...(3)在此公式中，eo表示光盘1的初始形变，κ表示光盘1的曲率。注意曲率半径是1/κ。
依照上述的公式(5)、(6)和(3)，曲率κ可由下面的公式(7)表示。
K=AQ-CPAQ-BC---(7)]]>然而，在公式(7)中的A、B、C、D、P和Q满足下面的公式(8)和(9)。
Ae0+Bκ＝P...(8)Ce0+Dκ＝Q...(9)另一方面，在光盘1中曲率和翘曲量之间的关系由下面的公式(4)表示。
θ＝-κl ...(4)在此公式中，θ表示光盘1的翘曲量，l表示构成光盘1的所有层成层的区域的宽度，即，l是在记录信号或可以记录信号的光盘区域的径向上的长度。
在光盘中，该光盘直径和在记录信号或能记录信号的光盘区域的径向上的长度彼此是完全成比例的。因此，可以认为公式(4)表示了该光盘直例如，为获得构成光盘1的每一层的厚度，以及光盘1的(整个光盘的)厚度，使用该区域在径向上的长度l以及翘曲量θ的最大容限(maximumtolerance)，由公式(4)首先计算光盘1的曲率κ，其中所述区域与光盘1的直径成正比且记录信号或可以记录信号。
例如，如果光盘1的保护层的厚度为0.1mm，则翘曲量θ的最大容限是0.3度。在此情况下，该光盘的翘曲量被限制在0.3度或更小，因为0.3度或更小的翘曲量能减少来自诸如慧形象差(coma aberration)的象差的影响。
根据这样计算得到的曲率κ和公式(7)，就可获得构成光盘1的每一层的厚度以及光盘1的基底厚度。例如，如果基于上面的公式获得的光盘1的整个厚度为0.7mm，假设保护层13的厚度为0.1mm，则得到的基底11的厚度将是0.6mm。该信息记录/再现层12的厚度相对于基底11和保护层13的厚度是非常薄的，因此不需要考虑。
具有由上述方法得到的厚度的基底11是从聚碳酸酯、聚烯烃或类似物中使用注模方法或模压方法制备的。通过溅射方法、淀积方法，旋转涂覆方法等类似方法，在已制备好的基底11上形成膜，得到具有由上述方法得到的厚度的信息记录/再现层12。使用紫外线固化树脂、聚碳酸酯、PMMA、无定形聚烯烃、变性丙烯酸树脂类(denaturalized acryl)或类似物，在已形成的信息记录/再现层12上形成具有由上述方法得到的厚度的保护层13。也可以选择通过利用紫外线固化树脂、黏合剂或紫外线固化黏合剂来粘附一层构成该保护层13的薄膜来形成该保护层13。
因此，在本发明的制造光盘的方法中，使用考虑了与光盘直径有关的由温度和/或湿度变化所致的翘曲量的公式来确定构成光盘的每一层的厚度以及整个光盘的厚度。因此，温度或湿度等环境的变化没有导致大的翘曲量。即使在环境温度或湿度变化的情况下也能制造出够精确记录和/或再现信息信号的光盘。
图2给出了光盘直径与按上述方法获得的整个光盘厚度之间的关系。其整体厚度如此地获得的光盘的结构与具有图1所示的结构的光盘的结构相同，保护层的厚度约为0.1mm以及光盘的直径约为120mm，只是光盘的直径和整个光盘的厚度不同。
条件设置如下，即，将该光盘的翘曲量θ的最大容限设为0.3度。将光盘上记录信号或能记录信号的区域在径向上的长度l设置成大约为总长度的60％。温度变化50度作为环境的变化。
在图2中，当光盘的整体厚度在图中阴影区域以内时，该光盘的翘曲量被限制在0.3度或更小。可用此结果确定与光盘直径对应的光盘的整体厚度。
表1显示了在光盘的直径为50.5mm、80mm和120mm的情况下，必须将最大翘曲量限定为0.3度或更小的光盘整体厚度。从表1中可发现，在具有基底11、信息记录/再现层12、0.1mm厚的保护层以及光盘直径约为50.5mm的小直径光盘的情况下，整个光盘的厚度必须为0.7mm或更大。基底的厚度只需为0.6mm或更大。
在光盘直径为80mm的情况下，整个光盘的厚度必须为0.94mm或更大。在此情况下，该基底11的厚度只需要0.84mm或更大，该值是通过从整个光盘的厚度0.94mm中减去保护层的厚度0.1mm得到的。
表1
本发明并不局限于上述的一个实施例。例如，如上述实施例那样，在光盘直径为51.5mm，保护层13的厚度为0.08mm的情况下，从公式(7)中可得到满足0.3度或更小度数的最大翘曲量条件的光盘1的整体厚度为0.8mm，等等。在此情况下，可获得的基底的厚度将是0.72mm。
在实际的大量生产中，使用上述数值可根据容限来调整。
图3示出一种测量关于一光盘预先确定的光盘厚度的最大翘曲量的设备。翘曲量测量设备20具有一个激光光源21，一个位置探测光探测器22以及一个没有示出的光盘保持机构。该光盘保持机构包括一个未示出的用于旋转光盘1的旋转机构以及一个未示出的使该旋转机构在光盘的径向上移动的移动机构。
在此翘曲量测量设备20中，激光光源21发射的激光束照射到光盘1上，使用位置探测光探测器22测量被反射的激光束的返回的位置。根据光盘1的翘曲量，位置探测光探测器22被反射的激光束射中处的位置改变了，所以该翘曲量能够通过此位置的改变量测得。在此测量中，将通过在预定的测量半径转动光盘1一次所测量的翘曲量的内圆周平均值作为在该测量半径的测量值。通过该光盘的保持机构的移动机构使该测量半径的位置在整个光盘的径向上移动，最大的测量值作为具有预定光盘厚度的光盘1的最大翘曲量。
表2示出了由在其中光盘的盘厚，即基底的厚度变化的翘曲量测量设备20在各个盘厚测量的最大翘曲量的测量结果。在此测量中所使用的光盘具有一个基底层，一信息记录/再现层以及一厚度为0.1mm的聚碳酸酯保护层，并且该光盘是直径为50.5mm的小直径光盘。在此测量中，将光盘周围的温度和湿度分别设为80度和85％，并在96小时过去之后测量该最大翘曲量。
表2
从表2可知，在光盘是直径为50.5mm的小直径光盘的情况下，当光盘的厚度为0.7mm或更大时，该最大翘曲量充分地小到小于0.3度或更小。
因此，直径为50.5mm的小直径光盘只需要0.7mm或稍大的光盘厚度。但是，不能从翘曲量取决于温度和/或湿度的改变的角度来确定光盘厚度的上限。
因此，在本发明的光盘中，通过使用考虑到翘曲量取决于温度和/或湿度的改变的公式，确定直径约为50mm的小直径光盘的厚度将是0.7mm或更大。因此，即使在光盘周围的温度或湿度变化时使用该光盘，例如在随身携带的便携式信息记录/处理终端中使用，也不会导致大的光盘的翘曲量。从而可以精确的记录或再现信息信号。
在上述中说明，已经例举具体的结构说明了本发明。然而，本发明不限于上述的实施方式，而是可作不同的修改。例如，业已就具有图1所示结构的光盘对本发明作了说明。本发明不限于此，而是可用于具有任意结构的光盘。
虽然本发明已经说明了由一基底层、一信息记录/再现层以及一保护层构成的光盘，但是本发明也适用于仅具有一基底层和一信息记录/再现层的光盘。此外，虽然业已就仅具有一基底层、一信息记录/再现层以及一保护层的光盘对本发明作了说明，但是构成该光盘的层并不限于这些层。例如，本发明也可用于这样的光盘，该光盘在信息记录/再现层之间具有一中间层来形成多层结构，如果该光盘的信息记录/再现层由多层结构构成的话。
此外，在本发明中已经说明了，当以图1中所示结构制造该光盘时，该光盘的翘曲量θ的最大容限是，例如，0.3度。然而，如果光盘1没有图1所示的结构，也可以这样确定最大翘曲量，以限制形变的影响。
如果光盘具有一基底、一信息记录/再现层、一厚度为0.1mm的保护层，以及80mm的直径，且其特征为具有0.94mm或更大的光盘厚度，则可获得与50mm直径的光盘所具有的相同的优点。
也就是说，使用考虑了翘曲量取决于温度和/或湿度变化的公式，可将直径约80mm的小直径的光盘的厚度确定为0.94mm或更大。因此，即使在光盘周围的温度或湿度变化时使用该光盘，例如在随身携带的便携式信息记录/处理终端中使用，也不会导致大的光盘的翘曲量。从而可以精确的记录或再现信息信号。
本发明并不局限于上述参照
的实施例。本领域技术人员应当清楚，在没有脱离下述权利要求的范围和主题的情况下，本发明可以有不同的修改、替代及其等价物。
本发明的光盘即使当光盘周围的温度或湿度变化时也能够避免大的翘曲，并且当被用作小直径的光盘时能够精确的记录和再现信息信号。
权利要求
1.一种光盘，包括一基底，其直径大于50mm；一记录层，其设置在所述基底上；以及一保护层，其层叠在所述记录层之上、厚度小于所述基底且记录/再现激光束入射于其上，其中，所述光盘的整体厚度为0.7mm或更大。
2.如权利要求1所述的光盘，其中所述基底的厚度为0.6mm或更大。
3.如权利要求1所述的光盘，其中所述保护层的厚度约为0.1mm。
4.一种光盘，包括一基底，其直径约为80mm；一记录层，其设置在所述的基底上；以及一保护层，其层叠在所述的记录层之上、厚度为0.1mm且记录/再现激光束入射于其上，其中所述光盘的整体厚度为0.94mm或更大。
5.如权利要求4所述的光盘，其中所述基底的厚度为0.84mm或更大。
6.一种光盘，包括一基底，其直径约为50mm；一记录层，其设置在所述的基底上；以及一保护层，其层叠在所述记录层之上、厚度为0.1mm且记录/再现激光束入射于其上，其中所述光盘的整体厚度为0.7mm或更大。
7.如权利要求6所述的光盘，其中所述基底的厚度为0.6mm或更大。
8.一种光盘，包括一基底，其直径约为51.5mm；一记录层，其设置在所述的基底上；以及一保护层，其层叠在所述基底上、厚度为0.08mm且记录/再现激光束入射于其上，其中所述光盘的整体厚度为0.8mm或更大。
9.如权利要求8所述的光盘，其中所述基底的厚度为0.72mm或更大。
10.一种光盘，至少包括一基底；一记录层，其设置在所述的基底上、具有单层结构或多层结构；以及一保护层，其层叠在所述记录层之上、厚度小于所述基底且记录/再现激光束入射于其上，其中形成所述基底和所述记录层，满足下面表达式的条件∫0n1E1(y)e(y)dy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)dy]]>+···+∫n1+···-nm-1n1+···-nmEm(y)e(y)dy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)dy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)dy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)dy---...(1),]]>∫0n1E1(y)e(y)tdy+∫n1n1+n2E2(y)e(y)ydy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmEm(y)e(y)ydy]]>=∫0n1α1(y)TE1(y)ydy+∫n1n1+n2α2(y)TE2(y)ydy]]>+···+∫n1+···+nm-1n1+···+nmαm(y)TEm(y)ydy---...(2),]]>e(y)＝eo+ky...(3)，以及θ＝-kl...(4)，其中y表示在所述光盘厚度方向上的偏移量，ni(i＝1，2，3...，m)表示构成所述光盘的每一层的厚度，m(m≥2)表示构成所述光盘的总层数，Ei(i＝1，2，3...，m)表示构成所述光盘的每一层的杨氏模量，e(y)表示在所述光盘中产生的形变，eo表示所述光盘的最初的形变，αi(i＝1，2，3...，m)表示构成所述光盘的每一层的取决于温度和/或湿度的膨胀系数，T表示所述光盘周围的温度和/或湿度的变化量，θ表示所述光盘的翘曲量，k表示所述光盘的曲率，以及1表示构成所述光盘的各个层成层的区域的宽度。
11.如权利要求10所述的光盘，其中所述光盘的曲率k可由所述光盘的最大翘曲量θ的容限，构成所述光盘的各个层成层的区域的宽度l以及公式(4)计算，通过使用计算出的所述光盘的曲率k以及公式(1)至(3)，获得构成所述光盘的每一层的厚度。
12.如权利要求10所述的光盘，其中所述光盘的直径为80mm或更小。
13.如权利要求12所述的光盘，其中所述保护层的厚度为0.1mm或更小。
全文摘要
本发明提供了一种光盘，其由一基底、一记录层以及一保护层构成。激光束被施加到该保护层上。该基底的直径大于50mm。记录层形成在该基底上。保护层形成在该记录层之上，厚度小于该基底。记录/再现激光束被施加到该保护层上。该光盘的总厚度大于0.7mm。
文档编号G11B7/24038GK1568509SQ0380127
公开日2005年1月19日 申请日期2003年8月5日 优先权日2002年8月9日
发明者上田大辅, 山崎刚, 柏木俊行 申请人:索尼株式会社