JP2003248971A - 光ディスク及び光磁気ディスク - Google Patents

光ディスク及び光磁気ディスク

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JP2003248971A
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magneto
substrate
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Yasuo Mukai
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Takaomi Ishida
隆臣 石田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温/高温、乾燥/多湿などの厳しい環境下
で使用した場合でも、ディスクに反りが発生することが
なく、レーザー光による正確な記録再生が可能な光ディ
スク及び光磁気ディスクを提供する。 【解決手段】 基板101上の記録層106の上に保護コート
層107を有する光ディスク又は光磁気ディスクにおい
て、基板反対面側(光学面側)に、反りを抑制するため
の複層からなるトップコート層110を設ける。この層
は、透明な無機誘電体膜108と透明な紫外線硬化樹脂膜1
09の複層より構成され、無機誘電体膜の厚みは5−100n
m、紫外線硬化樹脂膜は保護コート層の厚みの1/4−4倍
である。また、無機誘電体膜および紫外線硬化樹脂膜の
屈折率が互いに±10%以内の差にあり、なおかつ基板の
屈折率に対しても±10%以内の差にある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザー光を用い
て高速で再生や記録再生が可能な光ディスクや光磁気デ
ィスクに関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクの種類としては、音楽や映像
再生用のCDやDVD、データ配布用のCD-ROMやDVD-ROM、更
にそれらを記録再生可能にしたCD-R、CD-RW、DVD-R、DV
D-RWなどがある。また、光磁気ディスクとしては、音楽
の記録再生に用いるMD、パソコンの外部記録に使用する
MOディスクなどがあり、将来に需要が予測されるものと
してはビデオ記録再生用ディスクなどがある。
【0003】光ディスクや光磁気ディスクは、ポリカー
ボネートやアモルファスポリオレフィンやアクリル樹脂
といった透明性の高い樹脂でインジェクション成形され
たピットやグルーブを有する円盤状の樹脂基板の上に、
記録層となるアルミニウムや有機色素や磁性体などを真
空成膜し、その後で、記録層を保護する目的で、硬度の
大きな樹脂で保護コートされている。この硬度の大きな
樹脂には、紫外線の照射で瞬時に硬化する紫外線硬化樹
脂が多用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、使用する樹
脂基板がフラットであっても、記録層となるアルミニウ
ムや有機色素や磁性体などを真空成膜した際の膜応力の
発生で基板は反る。またこの後で、紫外線硬化樹脂で保
護コートを行い紫外線硬化させる際も、硬化収縮現象で
別の反りが発生する。ただし、上記2種の反りは、あら
かじめ使用する樹脂基板に逆方向の反りを入れて成型加
工しておくことにより容易に解決できている。しかしな
がら、上記方法を用いて作製した常温下で反りがない光
ディスクであっても、使用環境が常温とは大きく異なる
低温/高温の環境下や湿度が0パーセントに近い乾燥状
態や100パーセントに近い多湿状態においては、かな
り大きな反りが発生してしまう。このように反りが大き
くなってしまった光ディスクは、光軸がずれて光学ヘッ
ドで読み書きできないという不具合が発生する。
【0005】この不具合に対処するために、特開平3−
263625号公報には、光ディスクの両面に光硬化性
樹脂を形成することで内部応力のバランスを取り、光デ
ィスクの反りを低減する方法が開示されている。しかし
ながら、両面に光硬化性樹脂を形成することは、温度変
化に対してはかなり有効な方法であるものの、湿度変化
に対してはほとんど効果がないことが多い。特に、コー
ト層の厚みを20μm以下と薄めに設定する必要のある
磁界変調型の光磁気ディスクにおいては、対湿度の効果
は得られない。
【0006】本発明はこの様な事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、光ディスクや光磁気ディスク
を、低温/高温、そして乾燥/多湿などの厳しい環境下
において使用した場合においても、ディスクに反りが発
生することがなく、レーザー光による正確な記録再生が
可能な光ディスク及び光磁気ディスクを提供することに
ある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明で
は以下の手段によって達成される。
【0008】すなわち本発明は、基板上の記録層の上に
保護コート層を有する光ディスク又は光磁気ディスクに
おいて、記録層の反対面側である基板反対面側(光学面
側)に、反りを抑制するための複層からなるトップコー
ト層を設けることを特徴とする光ディスク又は光磁気デ
ィスクを提案するものである。
【0009】また本発明は、上記において、トップコー
ト層が、透明な無機誘電体膜と透明な紫外線硬化樹脂膜
の複層よりなることを特徴とする光ディスク又は光磁気
ディスクを含む。
【0010】また本発明は、上記において、無機誘電体
膜の厚みは5−100nm、紫外線硬化樹脂膜は保護コート層
の厚みの1/4−4倍であることを特徴とする光ディスク又
は光磁気ディスクを含む。
【0011】また本発明は、上記において、無機誘電体
膜および紫外線硬化樹脂膜の屈折率が互いに±10%以内
の差にあり、なおかつ無機誘電体膜および紫外線硬化樹
脂膜の屈折率が基板の屈折率に対しても±10%以内の差
にあることを特徴とする光ディスク又は光磁気ディスク
を含む。
【0012】(作用)光ディスクや光磁気ディスクに反
りが発生する要因としては、製造工程においては、第一
番目として、樹脂基板上に記録層を真空成膜する際に、
一般的にはかなり大きな圧縮応力が発生することが挙げ
られる。このため、膜面側が凸になろうする。製造工程
における第二番目としては、記録層上に保護コートした
紫外線硬化樹脂を硬化させる際に、硬化収縮現象で中程
度の引っ張り応力が発生することが挙げられる。このた
め、膜面側が凹になろうする。結果的には、上記の応力
の大小により凸または凹となる。 ただ、これらの応力
の総量を予測して、あらかじめ樹脂基板の成型時に逆方
向の反りを入れることにより、製造後のディスク反りを
0にすることは比較的簡単にできるため、すでに実用化
されている。
【0013】しかしながら、このような製造後常温で反
りがないディスクであっても、使用時の温度環境が変わ
れば反りが発生してくる。例えば、高温になった時は、
膜面が凹になる方向に反ってくるし、低温時はこの逆方
向に反ってくる。この原因は、樹脂基板(熱可塑性樹
脂)の熱膨張係数が、記録層膜(主に無機材料)や保護
コート層膜(紫外線硬化された樹脂)に比べ数倍大きい
ためにバイメタル現象が発生することに由来している。
この反ったままの状態では、光ピックアップから照射さ
れディスクから反射するレーザー光が本来の位置に正確
に戻って来ないので、データの記録再生時にエラーが多
発する。
【0014】この不具合を解決する方法として、前述の
特開平3−263625号公報においては、記録層膜や
保護コート膜のある基板の反対面側(光学面側)にも、
保護コート膜と同じように紫外線硬化樹脂をトップコー
トするディスクが提案されている。これは、樹脂基板の
表裏に同じ材質の膜を付けて、バイメタル現象を相殺す
るアイデアであり、温度変化のある環境下で実際有効で
ある。 しかしながら、我々の実験では、大きな湿度変
化のある環境下では、この方法で作製したディスクは大
きな反りが発生し、問題であった。この原因を詳しく調
査したところ、記録層側には記録層としての無機物の膜
が存在するため水分の出入りが遮蔽されているものの、
光学面側には薄い紫外線硬化樹脂しかないためかなり自
由に水分が出入りできることがわかった。このため、多
湿環境下では樹脂基板が水分を吸収して大きくなり、結
果として記録膜側が凹となる形に反っていた。また、乾
燥した環境下では基板から水分が流出して凸に反ってい
た。
【0015】そこで本発明では、この樹脂基板からの水
分の出入りを遮蔽する目的で、光ディスクの樹脂基板の
光学面側に5−100nmの透明な無機誘電体(酸化珪素、窒
化珪素など)を成膜し、さらにその後で、記録層上の保
護コート層と同様に、透明な紫外線硬化樹脂を塗布し硬
化させ複層からなるトップコート層を形成している。
【0016】つまり、樹脂基板の光学面側には、透明な
無機誘電体と透明な紫外線硬化樹脂が積層されている訳
である。この場合、積層の順序が上記と逆になっても、
所望の効果は得られるので問題はない。また、透明な無
機誘電体膜の厚みは、5−100nmの範囲で任意に選択でき
るが、真空成膜法にて膜付けする場合は、成膜時間や膜
応力のことを考えると5−50nmの薄めな設定のほうが有
利である。また、透明な紫外線硬化樹脂に関しては、保
護コート層に用いた薬剤と同一のものを用いてもよい
し、または別種のものを用いてもかまわない。但し、膜
厚に関しては、保護コート層側とトップコート層側での
応力バランスを考えた上で決定する必要がある。保護コ
ート層の厚みの1/4−4倍の範囲が適切であるが、一般的
には、保護コート層側とトップコート層側でほぼ同じ厚
みで好結果が得られることが多い。なお注意点として、
上記で述べた透明な無機誘電体と透明な紫外線硬化樹脂
は、屈折率が互いに±10%以内の差にあり、なおかつ基
板の屈折率に対しても±10%以内の差にあることが必要
である。これは、トップコート層は光学面側にある膜で
あるため、樹脂基板の屈折率と大幅に異なると、レーザ
ー光が正確な位置に到達できない不具合が起きることが
あり、これを回避するためである。
【0017】なお、記録層側からの水分の出入りに関し
ては、記録層そのものが無機物質の薄膜であるため、元
々水分の出入りは無視できていた。
【0018】以上述べたように、本発明の光ディスク
は、トップコート層として無機誘電体と紫外線硬化樹脂
が積層されているため、使用環境の温度や湿度が激変し
ても、温度変化に対しては、樹脂基板に対して表裏の関
係にある保護コート層とトップコート層の紫外線硬化樹
脂が反り発生の応力を相殺させ、また湿度変化に対して
は、無機誘電体が水分の出入りを遮蔽するために、常に
ディスクの反りが小さい状態を保持できる。よって、本
発明の光ディスクは、どのような使用環境下において
も、常に安定した記録再生が可能である。
【0019】
【発明の実施の形態】図1に示す構成の記録膜付きの基
板(直径86mm、厚み1.2mm)を準備した。基板その
ものはポリカーボネート(PC)から成り、この上にス
パッタ法により誘電体層202、磁性層203、誘電体層20
4、反射層205が積層され、記録層106を形成している。
ポリカーボネート製基板(PC基板)201は出光石油化
学製のタフロンMD1500であり、屈折率は1.59、吸水率は
0.2%(ASTM D570)である。また、誘電体層202、204は
窒化珪素(屈折率:2.10)で厚みは両方で80nm、磁性層
203はTeFeCoで120nmである。この上に、図2に示すよう
に以下に述べる手順で保護コート層107を形成した。
【0020】まず、保護コート用の樹脂材料として、ラ
ジカル反応型紫外線硬化樹脂として主成分にトリメチロ
ールプロパントリアクリレートを20重量部以上含み、ラ
ジカル光開始剤として1-ヒドロキシシクロヘキシルフェ
ニルケトン2重量部を含むアクリル酸エステル組成物
(粘度約150mPas、)を用意し、スピナーのスピンドル
上に上記の記録膜付きの基板を記録膜が上面になるよう
にセットし、内周部に上記コーティング液1mlをドーナ
ツ状にフィードした後、回転数5000rpmで振り切りスピ
ンコートした。この後、基板を直ぐにスピンドルより外
し、コンベア式紫外線硬化装置に投入し、500mj/cm2
紫外線を与え、コーティング液を硬化させた。以上によ
り、平均膜厚が約5μmの保護コート層107付きの光磁気
ディスクが作成された。
【0021】次に本発明の複層からなるトップコート層
110を付ける手順を記す。
【0022】上記の保護コート層付きの光磁気ディスク
を酸化珪素のターゲットを有する真空成膜装置内に入
れ、ポリカーボネート製基板101の光学面側(記録層106
の無い面)にスパッタ法により40nmの酸化珪素(屈折
率:1.48)を付け、透明無機誘電体膜108を形成した。
次に、真空成膜装置から取り出し、透明無機誘電体膜10
8の上に、このディスクを保護コートのとき使用したア
クリル酸エステル組成物を用いて、回転数4000rpmで振
り切りスピンコートし、紫外線で硬化させ、平均膜厚約
7μmの透明紫外線硬化樹脂膜(屈折率:1.52)101を形
成した。
【0023】以上により、トップコート層110が形成さ
れ、図2に示す本発明の光磁気ディスクが完成した。
【0024】次にこのディスクの反りを見るために、チ
ルト測定器により室温(約25℃/60%RT)でラジアルチ
ルト角を測定したところ、+0.5mRadであり、規格値の
±6mRadに比べて十分に小さい値であった。更に、表1
に示す種々の環境下に放置し、ラジアルチルト角を測定
したが、何れの場合も、±2.mRad以内であり優秀であ
った。
【0025】(比較例1)実施例1と同様な材料と手順を
使い、光磁気ディスクの製作を行ったが、透明無機誘電
体膜と透明紫外線硬化樹脂膜からなるトップコート層を
形成する工程だけは省いた。このようにして製作された
ディスク(図3)の反りを見るために、チルト測定器に
より室温(約25℃/60%RT)でラジアルチルト角を測定
したところ、-0.8mRadであり、規格値の±6mRadに比
べて十分に小さい値であった。
【0026】表1に本発明の実施例および比較例のディ
スクのラジアルチルト測定値を示す。表1に示す種々の
環境下に放置し、ラジアルチルト角を測定したが、表1
に示すように各温湿度条件によるチルト角の変化が非常
に大きく、規格値の±6mRadを大きく超えることもあり
問題であった。
【0027】
【表1】
【0028】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
光ディスクや光磁気ディスクにおいて樹脂基板の光学面
側に、反りを抑制するための透明無機誘電体膜と透明紫
外線硬化樹脂膜からなる複層のトップコート層を設ける
ことにより、使用環境の温湿度条件が大きく変化したと
きも、ディスクの反りがほとんど発生することなく、い
つも安定した記録再生が行える光ディスクや光磁気ディ
スクを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用する光磁気ディスク基板の記録層
の構成図の一例である。
【図2】本発明の層構成を示す概念図である。
【図3】比較例の層構成を示す概念図である。
【符号の説明】
101,201,301 ポリカーボネート製基板(PC基板) 106,206,306 記録層 107,307 保護コート層 108 透明無機誘電体膜 109 透明紫外線硬化樹脂膜 110 トップコート層 202,204 誘電体層 203 磁性層 205 反射層

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上の記録層の上に保護コート層を有
    する光ディスクにおいて、 前記記録層のない側である前記基板の光学面側に、反り
    を抑制するための複層からなるトップコート層を設ける
    ことを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の光ディスクおいて、 前記トップコート層が、透明な無機誘電体膜と透明な紫
    外線硬化樹脂膜の複層よりなることを特徴とする光ディ
    スク。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の光ディ
    スクにおいて、 前記無機誘電体膜の厚みは5−100nmであり、前記紫外線
    硬化樹脂膜は前記保護コート層の厚みの1/4−4倍である
    ことを特徴とする光ディスク。
  4. 【請求項4】 請求項1から請求項3のいずれか1項に
    記載の光ディスクにおいて、 前記無機誘電体膜および前記紫外線硬化樹脂膜の屈折率
    が互いに±10%以内の差にあり、なおかつ、前記無機誘
    電体膜および前記紫外線硬化樹脂膜の屈折率が前記基板
    の屈折率に対しても±10%以内の差にあることを特徴と
    する光ディスク。
  5. 【請求項5】 基板上の記録層の上に保護コート層を有
    する光磁気ディスクにおいて、 前記記録層のない側である前記基板の光学面側に、反り
    を抑制するための複層からなるトップコート層を設ける
    ことを特徴とする光磁気ディスク。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の光磁気ディスクおい
    て、 前記トップコート層が、透明な無機誘電体膜と透明な紫
    外線硬化樹脂膜の複層よりなることを特徴とする光磁気
    ディスク。
  7. 【請求項7】 請求項5または請求項6に記載の光磁気
    ディスクにおいて、 前記無機誘電体膜の厚みは5−100nmであり、前記紫外線
    硬化樹脂膜は前記保護コート層の厚みの1/4−4倍である
    ことを特徴とする光磁気ディスク。
  8. 【請求項8】 請求項5から請求項7のいずれか1項に
    記載の光磁気ディスクにおいて、 前記無機誘電体膜および前記紫外線硬化樹脂膜の屈折率
    が互いに±10%以内の差にあり、なおかつ、前記無機誘
    電体膜および前記紫外線硬化樹脂膜の屈折率が前記基板
    の屈折率に対しても±10%以内の差にあることを特徴と
    する光磁気ディスク。
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