JP2003217173A - グルーブ内記録方式による光ディスク - Google Patents

グルーブ内記録方式による光ディスク

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隆信 樋口
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 情報記録時における反射膜の変形を防止し
て、より微細な情報の記録を可能とするグルーブ内記録
方式による光ディスクを提供する。 【解決手段】 ディスクの樹脂基板側の硬度をレーザビ
ームが透過するカバー層側の硬度よりも大として、情報
記録時における有機色素の発熱膨張によるストレスをカ
バー層側に拡散させる。両者の硬度の関係は、情報記録
の際に上記の関係を満足すればよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、追記型光ディスク
に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の追記型の光ディスクであるＣＤ−
Ｒや、ＤＶＤ−Ｒは、主に、以下に示すような構造とな
っていた。すなわち、案内溝を有する透明樹脂基板の案
内溝側表面に有機色素をスピンコート法で塗布し、その
上に、金、銀（銀合金）、アルミニウム（アルミニウム
合金）等の金属反射膜層を形成する。その後、かかる金
属反射膜層の上に紫外線硬化樹脂等の保護膜層（以下、
“カバー層”と称する）を形成する構造であった。従っ
て、これら従来型の光ディスク型情報記録媒体において
は、情報記録用のレーザビームが樹脂基板側から照射さ
れることになる。そして、かかるレーザビームによる有
機色素の分解に伴う屈折率の変化や、レーザビームの発
熱による案内溝や反射膜層部材の変形によって、いわゆ
るピットを形成して情報の記録を行っていたのである。
【０００３】しかしながら、近年、情報の記録及び再生
用の光源として青紫レーザを用い、開口率が０．８５以
上の高開口率対物レンズを使用した、次世代記録可能型
光ディスク（以下、単に“ＤＶＲ”と称する）型システ
ムが開発されつつある。かかるＤＶＲ型システムにおい
ては、前述した従来の光ディスクにおけるカバー層の厚
さを０．１ｍｍ程度として、カバー層側からレーザビー
ムを照射する構成となっている。このようなシステム構
成を採ることによって、対物レンズの高開口率化に伴う
光学収差の影響を抑えて情報の記録密度を高め、いわゆ
る大容量情報記録ディスクを実現しているのである。
【０００４】つまり、上記のＤＶＲ型システムを利用し
た追記型光ディスク（以下、単に“ＤＶＲ−Ｒディス
ク”と称する）では、従来のＣＤ−Ｒや、ＤＶＤ−Ｒな
どの追記型光ディスクとレーザビームの照射方向が異な
ることになる。すなわち、光ディスクの構造は、樹脂基
板上に形成される各層の積層順が上述の従来例とは逆の
順序になる。また、カバー層の形成時に、カバー層を構
成する未硬化の紫外線硬化樹脂から有機色素層を保護す
るための誘電体保護層を形成する必要があるなど、ディ
スクの製造方法自体も従来の光ディスクとは異なるもの
となる。
【０００５】このため、ＤＶＲ−Ｒディスクの製造に関
しては、ディスクを構成する部材の材質や特性につい
て、より最適化した材料及び構成を選択する必要があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決するために為されたものであり、従来よりも
微少な記録マークを形成し、大容量記録ディスクを実現
するためのＤＶＲ−Ｒディスクの最適化した材料及び構
成を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面にグルー
ブが設けられた樹脂基板と、前記グルーブの形状に応じ
て前記樹脂基板の表面に形成された反射膜層と、前記反
射膜層上に形成されて光ビームの照射によりその光学特
性が変化する光学特性変化材料層と、前記光学特性変化
材料層上に形成された光透過性を有する保護膜層と、前
記保護膜層の上に形成されて光透過性を有し、前記反射
膜層、前記光学特性変化材料層及び前記保護膜層を前記
樹脂基板上に封止するカバー層とを含む光ディスクであ
って、少なくとも、前記光学特性変化材料層のうち前記
グルーブ内の凹部に対応する部分に前記光ビームを照射
する際に、前記樹脂基板の硬度が前記カバー層の硬度よ
りも大であることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明によるＤＶＲ−Ｒディスク
の実施例を以下に説明する。図１（Ａ）は、ディスクの
構造全体の概要を示しており、図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）に示すディスクの半径方向に沿った断面図を示し
ており、図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示した断面におけ
る有機色素層付近の拡大断面図を示している。
【０００９】すなわち、本実施例の光ディスクは、例え
ば、ポリカーボネートやポリオレフィンなどの高分子材
料からなる樹脂基板１０を含んでいる。そして、樹脂基
板１０の情報記録側の表面には、複数の案内溝（groov
e;グルーブ）１２が情報トラックを形成すべく設けられ
ている。本実施例では、グルーブ１２を左右にうねらせ
る（以下、ウォブル;wobleと呼ぶ）ことによって、ディ
スク上に記録するデータのアドレス情報を保持させる。
すなわち、グルーブの凹部をウォブル偏向させ、グルー
ブの凹部に形成した情報記録層に情報を記録する。本明
細書においては、この方式を“グルーブ内記録方式”と
呼称する。
【００１０】図１（Ｃ）に示す如く、樹脂基板１０のグ
ルーブ１２が設けられた側の表面には、反射膜層１３が
形成されている。反射膜層１３の材料としては、一般に
薄い膜厚で高反射率を確保すべく、例えば、アルミニウ
ム、銀、或いはそれらを主成分とする合金が用いられ
る。反射膜層１３の上には有機色素が、例えば、スピン
コート法によって塗布されて有機色素層１４が設けられ
ている。本実施例ではグルーブ内記録方式を採用する故
に、図１（Ｃ）に示す如く、有機色素層１４はグルーブ
１２の凹部を完全に充填する様に形成される。
【００１１】また、有機色素層１４の上には、有機色素
をカバー層１１の紫外線硬化樹脂から保護するための誘
電体保護膜である保護膜層１５が設けられている。保護
膜層１５の材料としては、有機色素層の保護と同時に高
い透明性が要求されるため、例えば、ＳｉＯｘ，ＡｌＯ
ｘなどの金属酸化物やＳｉＮｘ，ＡｌＮｘなどの金属窒
化物が用いられる。
【００１２】さらに、保護膜層１５の上には、例えば、
ポリカーボネートなどの高分子材料樹脂から成るカバー
層１１が形成される。なお、カバー層１１は、情報記録
用のレーザビームを透過する必要があるため、光透過性
を有していることは言うまでもない。本実施例において
は、樹脂基板側（樹脂基板１０＋反射膜層１３）の硬度
数をＨａ、カバー層側（カバー層１１＋保護膜層１５）
の硬度数をＨｂとすると、両者の関係を Ｈａ ＞ Ｈｂ となる様に定めている。
【００１３】因みに、ここでいう硬度数とは、いわゆる
押し込み変形の度合いを定量化したものを言い、例え
ば、ブリネル硬さ(JIS-Z2243)やヴィッカース硬さ(JIS-
Z2244)、或いはロックウェル硬さ(JIS-Z2245)や鉛筆引
掻き硬さ(JIS-K5400)などの、何れか一種類以上の硬さ
試験による硬度数を用いて定義されるものを言う。後述
するように、レーザビーム照射に伴う有機色素層の膨張
に由来する変形は、該有機色素層に当接された光ディス
ク構成部材の押し込み変形として現れる為である。
【００１４】また、本実施例における各部材の硬度数
は、上記の関係式に限定されるものではない。例えば、
情報記録のためのレーザビームの照射によって温度が上
昇して有機色素層の屈折率が変化する。かかる有機色素
層の屈折率変化が生ずる前（色素の熱分解温度、融点温
度、又は昇華温度などの色素の体積膨張に非線形性が生
ずる温度Ｔ未満）の状態において、両者の硬度数が Ｈａ ≦ Ｈｂ である一方、屈折率の変化時、即ち、前記の温度Ｔ以上
の状態において、 Ｈａ ＞ Ｈｂ なる関係となるような特性であっても良い。
【００１５】なお、上述の押し込み硬さ試験において
は、押し込み変形を受ける物体の表面を覆う厚さが数ｎ
ｍから数十ｎｍ程度の被膜層は無視し得る。故に、本実
施例では、樹脂基板１０の表面に形成された反射膜層１
３（厚さ２０ｎｍ程度）や、カバー層１１の表面に形成
された保護膜層１５（厚さ５ｎｍ程度）の存在は無視し
得る。従って、上述の硬度数Ｈａは樹脂基板自体の硬度
数であり、Ｈｂはカバー層自体の硬度数であるとみなす
ことができる。
【００１６】次に、本実施例に基づくＤＶＲ−Ｒディス
クの製造事例を説明する。なお、言うまでもなく、本発
明は、かかる事例中に示される製法や具体的な数値に限
定されるものでない。先ず、樹脂基板上のグルーブすな
わち案内溝を、電子ビーム原盤記録装置と電子線レジス
トを用いて形成する。このようにして得られたレジスト
原盤から電鋳法によってニッケルスタンパを製作する。
【００１７】続いて、かかるニッケルスタンパを用い
て、ポリカーボネート樹脂より射出成形法によって樹脂
基板１０を製作する。因みに、樹脂基板１０の直径は約
１２０ｍｍ、厚さは約１．１ｍｍであり、表面に設けら
れたグルーブ１２の深さは８０ｎｍ、トラックピッチは
３２０ｎｍである。また、グルーブ間の幅、即ちグルー
ブの凸部の幅は１３０ｎｍであり、グルーブ凹部側壁の
傾斜角度は約９０度である。
【００１８】次に、樹脂基板１０のグルーブ１２が設け
られている表面上にアルミニウム・チタン合金（Ａｌ：
Ｔｉ＝９９：１）からなる反射膜層１３を形成する。反
射膜層１３は、その厚さが２０ｎｍ程度になるようにス
パッタリング法によって形成される。その後、かかる反
射膜層１３の上に有機色素を、グルーブ内での厚さが７
０ｎｍ程度となるようにスピンコート法によって塗布す
る。このとき、グルーブ間、即ちグルーブの凸部上にお
ける有機色素の塗布厚は３５ｎｍ程度となる。このよう
にして生成された有機色素層１４の上に、さらに、保護
膜層１５として二酸化珪素（ＳｉＯ2）をスパッタリン
グ法によって５ｎｍの厚さで成形する。
【００１９】次に、カバー層１１を形成すべく、厚さ約
０．９５ｍｍのポリカーボネート製フィルムを紫外線硬
化型接着剤を用いて上記保護膜層１５の上に固着する。
かかる行程を経て製作されたＤＶＲ−Ｒディスクにおい
て、樹脂基板側の硬さは、鉛筆引掻き試験による硬度数
がＨＢ、カバー層側の硬度数は２Ｂであった。次に、か
かる製法によって製作されたＤＶＲ−Ｒディスクの情報
記録時の特徴を図２のディスク断面の拡大図に基づいて
説明する。
【００２０】前述の如く、本実施例におけるディスクへ
の情報の記録は、ディスクのカバー層側からレーザビー
ムを照射して行う。つまり、カバー層１１及び保護膜層
１５を透過したレーザビームは、グルーブ内の有機色素
層１４上においてビームスポットを結ぶことになる。こ
れによって、ビームスポット部の有機色素がレーザビー
ムにより熱分解し、当該部分の有機色素の屈折率が変化
するのである。この屈折率の変化は非可逆性であり、レ
ーザビームの照射が完了して当該部分の温度が常温に復
旧した後でも元に戻ることはない。すなわち、かかる原
理に基づいて、グルーブの凹部内の有機色素層１４に情
報の記録が行われるのである。
【００２１】ところで、有機色素の熱分解の際、有機色
素の体積が膨張してレーザビームのビームスポット近傍
の有機色素層１４の周囲に応力、即ちストレスを生ず
る。従って、樹脂基板側の硬さがカバー層側の硬さより
も柔らかい場合は、図２（Ａ）に示す如く、ストレスに
よる歪みが反射膜層１３及び樹脂基板１０の方向に拡散
する。そして、かかるストレスによる反射膜層１３の歪
みは、各情報トラックに記録された情報を再生する際に
問題となる。
【００２２】すなわち、ＤＶＲ−Ｒディスクに記録され
た情報の再生時には、反射膜層１３からのレーザビーム
の反射を利用して記録情報の再生を行う。従って、反射
膜層１３が歪んでいると、かかる再生信号に大きな歪み
が生ずることになる。特に、ＤＶＲ−Ｒディスクにおい
ては、大容量の記録を可能とすべく、レーザビームのビ
ームスポットによって記録されるマークやディスク上の
トラックピッチが従来のＤＶＤ−ＲやＣＤ−Ｒなどより
も微細化されている。このため、かかる反射膜の歪み
は、信号の再生時に影響を与え易くなり、かつ隣接する
情報トラック間で干渉を生ずるクロストークの原因とも
なる。
【００２３】一方、本実施例の場合は、前述の如く、樹
脂基板側の硬さがカバー層側の硬さに較べて常に硬い
か、或いは、レーザビームの照射による有機色素層の屈
折率変化時に、樹脂基板側の硬さがカバー層側の硬さに
較べて硬くなるように設定されている。従って、図２
（Ｂ）に示す如く、有機色素の体積膨張によりその周囲
に生ずるストレスは、カバー層側に拡散する。これによ
って、保護膜層１５及びカバー層１１は変形を生ずる
が、樹脂基板側の変形は防止ことができる。すなわち、
かかる構成を採ることによって、記録情報の再生時に影
響が大きい反射膜層１３の変形とクロストークの発生を
防止することができるのである。
【００２４】因みに、有機色素層１４とカバー層側との
屈折率は、その材質的特性より屈折率の差を僅差に設定
し得る（例えば、０．１〜１．０程度）。従って、図２
（Ｂ）に示す如く、ストレスによってカバー層側に変形
が生じた場合でも、カバー層側保護層界面からの反射は
無視し得るものとなる。更に、カバー層側の各部材は透
明であるため、たとえ、その部材自体に歪みが生じても
記録情報の再生特性に悪影響を及ぼすおそれはない。
【００２５】なお、情報記録時のレーザビームによる有
機色素の発熱が隣接する情報記録トラックに干渉する、
いわゆるクロスライトの発生も考慮する必要がある。し
かしながら、本実施例ではグルーブ内記録方式を採用し
ているので、図２に示す如く、情報が記録される有機色
素層が高熱伝導材料である金属反射膜に囲まれる構造と
なっている。故に、レーザビームの照射によって有機色
素層に生じた熱は、速やかに金属反射膜に吸収されるた
め、隣接する情報記録トラックに干渉するおそれはな
い。
【００２６】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、光
ディスクに対してより微細な情報記録が可能となり、大
容量のグルーブ内記録方式による光ディスクを実現する
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例であるＤＶＲ−Ｒディ
スクの構成を示す構造図、及び断面図である。
【図２】図２は、ＤＶＲ−Ｒディスクにおける情報記録
時の変化を説明するディスク断面図である。
【符号の説明】
１０ … 樹脂基板 １１ … カバー層 １２ … 案内溝（グルーブ） １３ … 反射膜層 １４ … 有機色素層 １５ … 保護膜層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 表面にグルーブが設けられた樹脂基板
    と、 前記グルーブの形状に応じて前記樹脂基板の表面に形成
    された反射膜層と、 前記反射膜層上に形成されて光ビームの照射によりその
    光学特性が変化する光学特性変化材料層と、 前記光学特性変化材料層上に形成された光透過性を有す
    る保護膜層と、 前記保護膜層の上に形成されて光透過性を有し、前記反
    射膜層、前記光学特性変化材料層及び前記保護膜層を前
    記樹脂基板上に封止するカバー層とを含む光ディスクで
    あって、 少なくとも、前記光学特性変化材料層のうち前記グルー
    ブ内の凹部に対応する部分に前記光ビームを照射する際
    に、前記樹脂基板の硬度が前記カバー層の硬度よりも大
    であることを特徴とするグルーブ内記録方式による光デ
    ィスク。
  2. 【請求項２】 前記カバー層側から光ビームを照射する
    ことにより、前記光学特性変化材料層のうち前記グルー
    ブ内の凹部に対応する部分に情報を書込むことを特徴と
    する請求項１に記載のグルーブ内記録方式による光ディ
    スク。
  3. 【請求項３】 前記光学特性変化材料として、光ビーム
    の照射によってその屈折率が変化する有機色素材料を用
    いることを特徴とする請求項１に記載のグルーブ内記録
    方式による光ディスク。
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