JP2005285172A - 光磁気記録媒体用基板及びそれを用いた光磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形性に優れ、かつ耐湿性に優れた新規な射出成形基板を提供する。
【解決手段】 片面がポリカーボネート樹脂であり、他の面がアモルファスポリオレフィン樹脂から構成されている光磁気記録媒体用基板。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報の書き込み、消去の可能な光磁気記録媒体に適合した薄肉円盤状合成樹脂製基板とその製造方法、及びその基板を用いた光磁気記録媒体に関するものである。

合成樹脂を基板とし、その表面に記録層を設けた記録媒体としては、ビデオディスク、レーザーディスク、コンパクトディスク、ＤＶＤ等の再生専用型光ディスクと、コンピュータ、光ファイル等のメモリデバイスとして用いられている追記記録型ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、及び書き換え型の光磁気ディスク、相変化ディスク等がある。

光磁気ディスクは、レーザー光線の反射用金属膜にＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ等の強磁性金属材料が用いられ、光（直線偏光）が磁性膜面で反射されるとき、磁界により偏光面が回転する現象（カー効果）を利用して、情報部と非情報部との磁界の向きをかえることにより、直線偏光子を通したレーザー光線の入射光線と反射光線の回転角度を比較することにより情報を『読み取る』（再生する）ものである。情報の『消去』と『書き込み』は、レーザー光線で磁性材料のキュリー温度まで加熱することにより、情報を『消去』し、また、この時に所定の向きに磁界をかけることで『書き込み』を行なうものである。

これらの記録媒体に用いられる基板としては、主に、合成樹脂やガラス等が用いられている。

ガラス基板は、鏡面のガラス面上に紫外線で硬化するフォトレジスト化合物を塗布し、フォトマスクを通して紫外線を照射することでビット情報や案内溝を転写する、いわゆるガラス２Ｐ法（Ｐｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ）で形成されている。ガラス２Ｐ法は、表面形状の転写性に優れ、また、基板の機械的変形、複屈折等の問題が無いが、量産には不向きである。

一方、合成樹脂基板は、透明な熱可塑性合成樹脂を用いて、一工程でビット情報や案内溝を形成する、いわゆる射出成形法で形成されている。この射出成形法による合成樹脂基板は、量産性に優れる為、現在、基板の主流となっている。

しかしながら、この射出成形法は、基板の材料や成形の条件等により、「複屈折」や「反り」が発生しやすく、特に、基板の厚みが従来の１．２ｍｍから０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、０．５ｍｍへと小型軽量高密度化のニーズに対応して薄くなるにしたがって、それらの問題が顕著化してきている。「複屈折」あるいは「反り」による情報記録面の「傾き」や「面振れ」は、偏光面の回転角測定に大きく影響し、ノイズの原因となる。従って、各種標準媒体は、媒体の光学特性・機械特性等についての規格を設けている。例えば、３．５インチの追記型光ディスクの場合、経時変化等も加味して、実用的な複屈折の絶対値は３０ｎｍ以下、好ましくは２０ｎｍ以下となっている。また、「面振れ」は、軸方向で２２０μｍ以下、半径方向で５０μｍ以下、「チルト（傾き）」は５ｍｒａｄ以下と規定されている。

また、その他の条件として、射出成形用熱可塑性合成樹脂材料としては、透明性が高く、複屈折が小さく、また、オーディオやコンピュータの情報記録媒体として用いられるので、耐熱性が必要なことから、ガラス転移温度Ｔｇは約９０℃以上のものが望ましく、例えば、メチルメタクレート系ポリマー（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン等が使用されてきた。ＰＭＭＡは、透明性が高く、かつ複屈折も小さいという点では優れているが、耐熱性と耐湿性に問題があり、現在ではほとんど利用されていない。一方、ポリカーボネートは、結晶性が多少あることから、複屈折も大きくなりやすく、また、耐熱性や耐湿性にも多少問題があるが、成形性に優れていることから、広く実用化されている。また、アモルファスポリオレフィンは、複屈折は小さいが成形性に問題がある為、一部でしか利用されていない。
特公平０３−４１０４８号公報 特開平０５−３０３７８７号公報

前述した問題点を解決するために、特公平０３−４１０４８号や特開平０５−３０３７８７等では、ポリカーボネートやアモルファスポリオレフィン等の射出成形条件（金型温度、溶融体の射出速度、射出圧力、金型への充填時間、充填直後の面圧力等）を最適化した技術が公開されている。しかし、ポリカーボネートの耐湿性にはまだ問題があり、また、アモルファスポリオレフィンは、表面形状の転写性に課題が残っている。すなわち、現状では、高密度な光磁気記録媒体の基板として、光学特性・機械特性・耐環境特性・成形特性のすべてを満足する成形基板を提供するには至っていない。

本発明は、上記問題点に鑑みて鋭意検討した結果得られたものであり、成形性に優れ、かつ耐湿性に優れた新規な射出成形基板を提供するものである。

すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂とアモルファスポリオレフィン樹脂の２層から構成された複合基板を提供するものである。ポリカーボネート樹脂の表面には、ピットや溝が形成されていて、その上に金属薄膜等が積層されている。反対側のアモルファスポリオレフィン樹脂側には、金属薄膜等は形成されていない。

本発明の基板（断面概念図）とそれを用いた光磁気ディスクの一実施例を図１に示す。複合基板の全厚に対して、ポリカーボネート（Ａ）１２とアモルファスポリオレフィン（Ｂ）１３の厚みの比率は特に制限は無いが、Ａ／Ｂが５０〜０．０２の範囲であることが好ましい。

図１は、Ａ／Ｂが約１０の場合で、ポリカーボネート１２を射出成形した後、その裏面にアモルファスポリオレフィン樹脂１３を塗布して積層形成したものである。

また、他の製法として、ポリカーボネート樹脂とアモルファスポリオレフィン樹脂を混合したものを射出成形し、その成形条件を選ぶことによって、図１に示した２層分離構造の複合基板を得ることも可能である。

また、他の製法として、図２に示した様に、ポリカーボネート２２にアモルファスポリオレフィン２３のシートを接着して形成することも可能である。接着層２６は薄いほど良いが、例えばＤＶＤ２層タイプ等で用いられている数μｍ厚程度のもので良い。

以上述べたように、溝やピットを形成する側をポリカーボネート樹脂とし、その他の部分をアモルファスポリオレフィン樹脂とした複合基板を用いて光磁気記録媒体を形成することにより、基板表面の微細形状の転写性が良好で、かつ基板の複屈折が小さく、かつ基板のチルトや反りの極めて小さな光磁気記録媒体を提供することが可能となった。すなわち、本発明により、アモルファスポリオレフィンの転写性の問題を解決し、ポリカーボネートの複屈折とチルト・反りの問題を同時に解決した基板とそれを用いた光磁気記録媒体を提供することが可能となった。

また、本発明の基板は、通常の射出成形法で製造することも可能なため、基板形成時のコストアップが避けられ、また、高価なアモルファスポリオレフィン樹脂を部分的にしか使用していないことから、基板材料のコストアップが避けられ、すなわち、超高密度な光磁気記録媒体を安価に提供することが可能となる。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

図１に、本発明の光磁気ディスク用の基板と、それを用いた光磁気ディスク１１の断面概念図を示す。

表面に所望のピットや溝１４を有するポリカーボネート（Ａ）基板１２のピットや溝を形成した面１４とは反対側の面に、アモルファスポリオレフィン（Ｂ）層１３を塗布形成した。それぞれの厚みは、ポリカーボネート（Ａ）基板１２が０．５５ｍｍ、アモルファスポリオレフィン（Ｂ）層１３が０．０５ｍｍ、合わせて０．６ｍｍであった。

ここで、複合基板（Ａ＋Ｂ）の複屈折等の光学特性、及びチルトや反り等の機械特性は、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板よりやや改善され、実用上問題のないレベルとなった。

基板表面の溝形状は、トラックピッチ０．６４μｍ、ランド幅０．３２μｍ、グルーブ幅０．３２μｍ、溝深さ０．０５μｍのランド・グルーブ基板であったが、その転写性は、ポリカーボネ−ト基板と同等であり、実用上問題のないレベルであった。

すなわち、本発明の基板は、厚みを０．６ｍｍと薄くしたにもかかわらず、実用上問題のないレベルの光学特性・機械特性を満足している。

そこで、この複合基板を用いて、図４に示した様な磁壁移動型の光磁気ディスクを形成した。図５において、合成樹脂による複合基板（Ａ＋Ｂ）５１１上に、干渉層（第１の誘電体層）５２としてＳｉＮ層を３０ｎｍ形成し、次に磁壁移動再生層（第１の磁性層）５３としてＧｄＦｅＣｏＣｒ層を３６ｎｍ、スイッチング層（第２の磁性層）５４としてＴｂＦｅＣｒ層を１０ｎｍ、メモリ層（第３の磁性層）５５としてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を４０ｎｍ、保護層（第２の誘電体層）５６としてＳｉＮ層を５０ｎｍ、さらに、放熱層５７としてＡｌＳｉ層を８０ｎｍ順次スパッタリング形成した。続いて保護コート層５８として紫外線硬化樹脂層を２μｍ塗布形成した。

このようにして得られた光磁気ディスクを用いて、記録再生実験を行なった。

まず、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６のレーザ−を用いて、媒体の溝の側壁部分（ランドとグルーブの境界部分）を、パワー５．５ｍＷ（４．５ｍ／ｓ）でアニール処理を行なった。

次に、ランド部及びグルーブ部に、波長６５０ｎｍ、ＮＡ ０．６０、ビット長０．０８μｍのランダムパターンを（１、７）ＲＬＬ変調でマークエッジ記録をした後、磁壁移動検出型再生を行なった。なお、線速度は２．４ｍ／ｓｅｃ、記録パワーは５．５ｍＷであった。再生パワーを２．０ｍＷとした時に、最もジッタ−σが良くなり、σは３．６ｎｓであった。また、この時のビットエラーレートは１．５×１０^−５であり、十分実用レベルであった。また、クロスライト特性、及びクロストーク特性も実用上問題無いレベルであった。

次に、本発明の媒体を６０℃８５％の環境下において、環境耐久テストを行なったところ、１００万パス後においてもジッターσの悪化はほとんど見られず、また、ビットエラーレートも１０％以内の劣化であった。

以上の結果から、本発明によると、本発明の基板を用いた光磁気ディスクは、媒体表面の微細な溝形状の転写性がポリカーボネート並に優れ、かつ基板の光学特性、機械特性はアモルファスポリオレフィン並に優れ、かつ媒体の環境特性（基板側からの耐吸湿性）も実用上全く問題の無い、優れた光磁気記録媒体を提供することができた。

また、基板の裏面に形成したアモルファスポリオレフィンは、ポリカーボネートより１桁近く高価であるが、その膜厚が薄いことから、媒体のコストアップが避けられる。

（比較例１）
実施例１において、基板をポリカーボネート０．６ｍｍのものを用いた。基板表面の溝形状は、実施例１と同じとした。

実施例１と比較すると、基板の複屈折はやや大きく、チルトや反りも２０％以上大きかった。

この基板を用いて、実施例１と同様に光磁気記録媒体を作成し、溝の側壁部のアニールを行なった後、記録再生実験を行なったところ、ジッタ−σは ４．５ｎｓであった。また、この時のビットエラーレートは６．０×１０^−４であり、いずれも実用上多少問題のあるレベルであった。一方、クロスライト特性、及びクロストーク特性は、実施例１と同レベルであった。特性が劣化した原因は、基板の光学特性と機械特性の劣化だと推測される。

次に、本媒体を６０℃８５％の環境下において、実施例１と同様の環境耐久テストを行なったところ、１０万パス後にジッターσが２０％以上悪化し、また、ビットエラーレートも３０％以上悪化した。その原因としては、基板の機械特性の劣化と、裏面側にアモルファスポリオレフィンを形成していなかったことによる、基板の裏面からの吸湿による変形（膨潤）であると推測される。

以上、実施例１と比較例１の結果から、ポリカーボネート基板の裏面にアモルファスポリオレフィン層を形成することにより、基板の光学特性・機械特性・吸湿性が改善され、優れた光磁気記録媒体が提供することができた。また、アモルファスポリオレフィン層を薄く形成することにより、基板のコストアップが抑えられる。

図２に示した通り、ポリカーボネート基板とアモルファスポリオレフィン層の間に接着層２６を設けた他は、実施例１と同じとした。

接着層２６としては、ＤＶＤ２層タイプで実用化されているアクリル系ＵＶ樹脂を用いた。その膜厚は、数十μｍ程度で良く、特に限定されないが、ポリカーボネート基板とアモルファスポリオレフィンの密着性を向上させる目的で形成し、ここでは２０μｍとした。すなわち、基板厚としては、ポリカーボネート２２が０．５３ｍｍ、接着層２６が０．０２ｍｍ、アモルファスポリオレフィン層２３が０．０５ｍｍ、全厚で０．６ｍｍとした。

この様にして得られた光磁気記録媒体の、表面の溝形状は、実施例１と同じポリカーボネ−トであることから、実施例１と同等であり、その転写性は良好であった。また、基板の光学特性や機械特性も、実施例１と同等であった。

次に、本媒体の溝の側壁部を実施例１と同様にアニール処理を行ない、記録再生特性を測定したところ、実施例１とほぼ同等であった。また、実施例１と同じ条件で環境耐久テストを行なったところ、１００万パス後においてもジッターσの悪化は全く見られず、また、ビットエラーレートも５％以内の劣化であった。すなわち、環境耐久特性は、実施例１の媒体より多少向上している。

図３に示した様に、アモルファスポリオレフィン基板の表面にポリカーボネート層が積層した基板を用意した。アモルファスポリオレフィン基板が０．４５ｍｍ、ポリカーボネート層を０．０５ｍｍとし、全厚を０．５ｍｍとした。アモルファスポリオレフィンとポリカーボネートは、その分子量が大きく異なることから、それらの混合樹脂の成形条件を最適化することで、溝を形成する金型側にポリカーボネートが配置するようにした。

出来上がった基板の溝の転写性は、実施例１と同様、良好であった。また、複屈折は、基板の大部分がアモルファスポリオレフィンであることから、その単体と同等に、大変良好であった。また、チルトや反りもほとんど無く、光学特性及び機械特性は大変良好であった。

次に、実施例１と同様に光磁気記録媒体を形成し、側壁部のアニール処理を行なった後、記録再生特性を測定したところ、ジッタ−σは３．５ｎｓであった。また、この時のビットエラーレートは１．０×１０^−５であり、実施例１よりも良好な実用レベルの特性が得られた。また、クロスライト特性、及びクロストーク特性も実用上問題無いレベルであった。

次に、実施例１と同条件で環境耐久テストを行なったところ、１００万パス後においてもジッターσの悪化は全く見られず、また、ビットエラーレートも５％以内であった。すなわち、環境特性においても、実施例１の媒体を超えるものであった。このことは、機械特性が良好な上に、吸湿特性が改善された基板を用いた結果であると推測される。

実施例３において、アモルファスポリオレフィン樹脂とポリカーボネート樹脂を同量用いて、図４に示したようなそれぞれが等厚の積層樹脂基板を得た。アモルファスポリオレフィンが０．２５ｍｍ、ポリカーボネートが０．２５ｍｍ、全厚が０．５ｍｍであった。

本実施例の基板では、溝やピットを形成する側はポリカーボネート樹脂を用いていることから、その転写性は良好であった。また、複屈折やチルトや反りに関しては、比較例１よりは十分改善されていて、実施例１よりも良好であった。また、記録再生特性、環境耐久特性も実施例１より若干向上していた。

（比較例２）
実施例２において、基板がアモルファスポリオレフィン樹脂のみで形成され、基板の厚みを０．５ｍｍとした。実施例２（及び実施例１）で用いた金型と同じもので射出成形したところ、トラックピッチ０．６４μｍ、ランド幅０．３２μｍ、グルーブ幅０．３２μｍ、溝深さ０．０５μｍの溝形状を十分に転写することが出来ていなかった。従って、側壁のアニール処理時にすでにサーボがはずれる等のトラブルが発生し、記録再生信号やクロストーク、クロストーク特性も安定した結果が得られず、使用に耐えないものであった。

以上の結果から、アモルファスポリオレフィン樹脂のみから射出形成された基板は、高密度な（ここでは、トラックピッチが極めて小さい）表面形状の転写性が悪く、記録再生特性が劣化する。

本発明の光磁気記録媒体（実施例１）の媒体構成を説明する図。 本発明の光磁気記録媒体（実施例２）の媒体構成を説明する図。 本発明の光磁気記録媒体（実施例３）の媒体構成を説明する図。 本発明の光磁気記録媒体（実施例４）の媒体構成を説明する図。 本発明の光磁気記録媒体の磁性層等の膜構成を説明する図。

符号の説明

１１、２１、３１、４１ 光磁気ディスク
５１ 合成樹脂複合基板（ポリカーボネート＋アモルファスポリオレフィン）
１２、２２、３２、４２ ポリカーボネート樹脂（Ａ）
１３、２３、３３、４３ アモルファスポリオレフィン樹脂（Ｂ）
１４、２４、３４、４４ ピットや溝が形成されている面
１５、２５、３５、４５ 積層薄膜（図５の５２〜５８に相当する）
５２ 第１の誘電体層（干渉層）
５３ 磁壁移動再生層（第１の磁性層）
５４ スイッチング層（第２の磁性層）
５５ メモリ層（第３の磁性層）
５６ 第２の誘電体層（保護層）
５７ 放熱層
５８ 保護コート層

Claims (2)

1. 光磁気記録媒体用基板の片面がポリカーボネート樹脂であり、他の面がアモルファスポリレフィン樹脂であることを特徴とする光磁気記録媒体用基板。
2. 請求項１の基板上と、該基板上に積層された磁性層とを有することを特徴とする光磁気記録媒体。

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