JP2006286040A - 光情報記録媒体および光情報記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 「広い印刷面をもつクランプエリアまでが印刷可能である光情報記録媒体」、「写真画質に迫る高品位な印刷が可能な光沢感をもつ高精細印刷対応の光記録情報媒体」、「水に濡れても色落ちしない耐水性の印刷可能な光情報記録媒体」のいずれの要求をも満たすプリンタによる印刷が可能な光情報記録媒体を提供する。
【解決手段】 親水化された下地層上にインク受容層を設ける構成にすることで、インク受容層の耐性を著しく向上した光情報記録媒体を提供することが可能になる。
【選択図】 図4

Description

本発明は、表面に印刷が可能な光情報記録媒体とその製造方法に関する。

近年、コンピュータ用情報のみならず音声や静止画像，動画像などの情報がディジタル化され、これらの情報を保存するための光記録媒体として、従来のＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷに比べて７倍以上容量を持つＤＶＤ−ＲやＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷなどの光情報記録媒体が製品化された。
従来のＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷでも、情報を読み取るレーザー照射面の反対側に面に、市販されているプリンタによる印刷が可能な印刷層が設けられたプリンタブルＣＤが製品化されており、ＤＶＤもそれに追従して印刷可能な記録型ＤＶＤ、プリンタブルＤＶＤが製品化されている。

さらには、「より広い印刷面をもつクランプエリアまでが印刷可能であるプリンタブルＤＶＤ」、「写真画質に迫る高品位な印刷が可能である光沢感をもつ高精細印刷対応の記録型ＤＶＤ」、「水に濡れても色落ちしない耐水性の印刷可能なプリンタブルＤＶＤ」など、ユーザーの要求は多義に渡ってきている。
しかしながら、これらの要求を１つの製品で全て適える事は不可能であった。
その理由として、高品位な印刷を可能にするためには、印刷層の表層が印刷インクに含まれる大量の溶媒、とりわけ水分を吸収することが出来る構造でなければならず、これを可能にすると耐水性は犠牲となってしまう。
また、印刷層の表層が吸水性を持ち、なおかつ印刷層の表層に光沢感があり、なおかつクランプエリアまでが印刷層で覆われた場合、媒体がドライブの中のチャッキング機構と貼り付きを起こす可能性が高くなってしまう。とりわけ光沢感をもつ印刷層は、高湿環境において貼りつきを生じやすくなる。
その結果、チャッキング機構と接触した印刷層が傷つくか、最悪の場合、印刷層ごと剥がれてしまうことがあり得る。かかる不都合のため、光沢感があり、なおかつクランプエリアまで印刷が可能なプリンタブルＤＶＤは、製品化されていなかった。
このような印刷層の剥がれを防止するため、例えば特許文献１には保護層の表面に、親水性紫外線硬化性樹脂膜をコーティングし、これに紫外線を照射して硬化させ、水性の印刷用インクが定着可能な親水性樹脂膜を形成することで、親水性樹脂膜と保護層との結着力を向上する技術が開示されている。

特開平８−１０２０８６号公報

本発明の目的は、かかる問題を回避し、ユーザーの要求に最大限に応えうる光情報記録媒体を提供することにある。すなわち、「広い印刷面をもつクランプエリアまでが印刷可能である光情報記録媒体」、「写真画質に迫る高品位な印刷が可能な光沢感をもつ高精細印刷対応の光記録情報媒体」、「水に濡れても色落ちしない耐水性の印刷可能な光情報記録媒体」のいずれの要求をも満たすプリンタによる印刷が可能な光情報記録媒体である。

かかる問題を解決するため、発明者は印刷面の下層側にインクによる印字をクリアに表示させるための明色の下地層と、インク液を吸収するインク受容層との密着性に着目し、下地層に積極的な改良を行うことにより、光沢を持つインク受容層の親水成分との結合力を高め、傷つきに強いことを特徴とする光情報記録媒体を提供する。
一般的に光情報記録媒体に使用される前記下地層は光情報記録媒体の樹脂基盤の上にアクリル系の紫外線効果型インクをスクリーン印刷法によりコーティングされ、しかる後に紫外線照射されることにより樹脂基板への強い密着性を保ちながら、鮮やかな発色と光沢感を併せ持つ。
しかし、アクリル樹脂の表面は疎水性が高いため、下地層の上にインク受容層を形成しても密着力が弱かった。そこでインク受容層の表面を親水化させ、該親水化された下地層上に、親水基多く持つインク受容層を形成すると、親水化された下地層表面に対し、インク受容層の親水性部分が極性結合をし、密着性を向上させる。下地層を親水化させる方法は、公知一般の方法が適用できるが、光情報記録媒体であるための性格上、高温になりすぎる方法や、コストあるいは時間の掛かりすぎる方法は適さず、該下地層を親水化する方法は限定的なものとなる。逆に光情報記録媒体の小面積だけを均一に親水化させれば良いため、広面積のシートには適さない方法、例えば紫外線照射やスクリーン印刷法によるプライマー剤の塗布などが可能であるが、詳細については実施例にて説明する。

以上のように密着性を強化した該下地層と該インク受容層は、従来の方法と比べ、耐久性に優れた光情報記録媒体となる。

以下、図面を参照しながら本発明のについて更に詳細に説明する。
図１は実施例に係わる光情報記録媒体１の断面構造を示す。この図から明らかなように、本例の光情報記憶媒体１は、透明基板２の記録体３および４上の表面を樹脂５にて被い、更にこの下地層７を形成し、下地層７の表面に下地層８を形成してなる。透明基板２は、ガラスなどの透明セラミック材料や、ポリカーボネイト樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリオレフィン樹脂、エポキシ樹脂等の透明樹脂材料などをもって所望の形状及び寸法に形成される。この記録体３および４については公知に属する技術であり、かつ本発明の要旨でもないので、詳細な説明を省略する。これらについては光情報媒体の種類に応じて、公知に属する適切の技術を応用できる。
下地層７は一般的に紫外線硬化型樹脂をバインダーとする白色あるいは明色のＵＶインクにより形成される。紫外線硬化型樹脂としては、公知に属するすべてのものを用いることができる。又、下地層７の膜厚は、０．１μｍ〜５０μｍ程度とするのが好ましい。下地層７の膜厚が５０μｍを越えると、媒体そのものが歪む原因となり、逆に、下地層７の膜厚が０．０１μｍ未満であると本来の目的である印刷をクリアに表示させる目的を実行できなくなるからである。該下地層７は、スクリーン印刷法、スプレーコート、スピン塗布法等により形成できる。更に下地層のもつ隠蔽性を高めるため、下地層７の下に遮蔽効果の高い層を更にもう一層設けることも本発明の趣旨の効果を高めるのに有効である。
下地層７の表面は親水化されており、水に対する接触角が５９゜以下になるように、極性溶媒に対するぬれ性が高められている。下地層７表面の親水化する方法はいかなる方法を用いてもよく、公知慣用の方法がすべて使用でき、例えば高分子材料を下地層７として使用した場合、プラズマ処理による保護膜７表面へのアミノ基、カルボキシル基、ハロゲン化物等の親水性官能基の付与、あるいは、放射線、紫外線の照射等の方法によって親水化を行うことができる。また、下地層７表面に親水性物質層、すなわちプライマー層７の形成によって表面の親水化を施す方法も考えられる。例えば、親水性高分子、金属等のスパッタリング法、イオンプレーティング法、プラズマＣＶＤ法等によるプラズマ重合、あるいは表面グラフト化法、カップリング法による親水性モノマー分子の重合等が考えられる。他には、硬化前に表面に親水性基が局在化する界面活性物質を添加し、しかる後に樹脂を硬化させることによって下地層７表面の親水化を行う等の方法が考えられる。
インク受容層９は、主に親水基を多く持つ高分子化合物と無機物質のフィラーとの混合物からなる。ただし、分子内に親水基を持つ単一の高分子材料によってインク受容層９を形成することも可能である。インク受容層９に含まれる親水基成分として、例えば、アニオン基としてカルボキシル基、スルホン酸基、カチオン基として第４級アンモニウム塩、両性であるアミノ基、ノニオン性親水基としてポリオキシル等が挙げられる。
該インク受容層９の膜厚は、１μｍ〜５０μｍ程度とすることが好ましい。インク受容層９の膜厚が１μｍを越えると媒体そのもの歪む原因がとなり、逆に、下地層７の膜厚が０．０１μｍ未満であるとインク受容層としての本来の機能であるインクの溶媒の吸収能が低下するからである。
インク受容層９は親水基を持つ高分子化合物をスピンコータ、ロールコータ、バーコータなどによって塗布できる。また、インク受容層表面の平滑性を高めるために親水基を持つ高分子化合物を水や有機溶媒、あるいはそれらの混合溶媒に溶解し塗布した後、乾燥させることも可能である。
以下に、より具体的な実施例を掲げ、本発明の効果を明らかにする。
（第１実施例）
0.6ｍｍ厚のポリカーボネイト製の透明基板２の信号面に色素からなる記録膜３を膜厚１５０ｎｍ厚さでテトラフロロプロパノールに溶解しスピンコートした。その上に純銀からなる反射層４をスパッタリングにより積層した。
反射膜４の表面に紫外線硬化型接着剤をスピン塗布し、前記ポリカーボネイト製の情報記録媒体状透明基板２と同形のダミー基板６を張り合わせ、しかる後に高圧水銀ランプによる紫外線の照射をダミー基板側から行い接着剤を硬化させた。
次いでダミー基板６の表面に明色からなるＵＶインクをスクリーン印刷法により定着させ、紫外線照射することにより、明色の下地層７を形成した。
その後に、前記下地層７の表面に短波長紫外線を空気中で３０秒照射し、下地層７表面を親水化した。
ポリビニルアルコール８０重量部と純水４００重量部を攪拌混合し、得られたPVA溶液に大日本インク製のCP73013を２０重量部を加え、更にフィラーを加えて調整したインク受容層原料を親水化された下地層上にスピン塗布してインク受容層９を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図２の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第２実施例）
第１実施例と同様にして作製された媒体の下地層７をプラズマエッチング処理することにより親水化処理した。その後に実施例1と同様にインク受容層原料を親水化された下地層上にスピン塗布してインク受容層９を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図２の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第３実施例）
第１実施例と同様にして作製された媒体の下地層７上に酸化チタンをスパッタリングすることにより親水化処理した。その後に実施例1と同様にインク受容層原料を親水化層８にスピンコートし、重合開始剤を反応させる波長の紫外線を照射し、しかる後に５０℃で２４時間乾燥することにより、図１の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第４実施例）
第１実施例と同様にして作製された媒体の下地層７上に市販の表面を親水化するシリカ系プライマー剤をスピンコートすることにより親水処理した。その後に実施例1と同様にインク受容層原料を親水化層８上にスピンコートし、５０℃で２４時間乾燥することにより、図１の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第５実施例）
第１実施例と同様にして作製された媒体の下地層上にポリオキシル基を持つアクリルモノマーと重合開始剤の混合溶液をスピンコートすることにより親水化処理した。その後に実施例1と同様にインク受容層原料を親水化された親水化層８上にスピンコートし、重合開始剤を反応せしむ波長の紫外線を照射し、しかる後に５０℃で２４時間乾燥することにより、図３の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第６実施例）
直径120mm、厚さ0.6ｍｍのポリカーボネイト製の情報記録媒体状透明基板２の信号面に多層からなる無機記録膜３を膜厚５０ｎｍ厚さでスパッタリングした。その上に界面層10を介して、銀合金からなる反射層４をスパッタリングにより積層した。反射膜４の表面に紫外線硬化型接着剤をスピン塗布し、前記ポリカーボネイト製の情報記録媒体状透明基板と同形のダミー基板６を張り合わせ、しかる後に高圧水銀ランプによる紫外線の照射をダミー基板側から行い接着剤を硬化させた。
次いでダミー基盤の表面に明色からなるＵＶインクをスクリーン印刷法により定着させ、紫外線照射することにより、明色の下地層７を形成した。
その後に、前記下地層の表面に短波長紫外線を空気中で３０秒照射し、下地層表面を親水化した。
ポリビニルアルコール８０重量部と純水４００重量部を攪拌混合し、得られたPVA溶液に大日本インク製のCP73013を２０重量部を加え、調整したインク受容層原料を親水化された下地層７上にスピン塗布してインク受容層を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図３の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
すなわち記録膜の異なる以外、実施例１と同様の光情報記録媒体１を作製した。
（第７実施例）
直径120mm、厚さ0.6ｍｍのポリカーボネイト製の透明基板２の信号面に色素からなる記録膜３を膜厚１５０ｎｍ厚さでテトラフロロプロパノールに溶解しスピンコートした。その上に純銀からなる反射層４をスパッタリングにより積層した。反射膜４の表面に紫外線硬化型接着剤をスピン塗布し、直径120mm、厚さ0.075ｍｍのポリカーボネイト製のシート状基板５を張り合わせ、しかる後に高圧水銀ランプによる紫外線の照射をシート基板側から行い接着剤を硬化させた。
次いでシート基盤５の表面に明色からなるＵＶインクをスクリーン印刷法により定着させ、紫外線照射することにより、明色の下地層７を形成した。
その後に、前記下地層７の表面に短波長紫外線を空気中で３０秒照射し、下地層７表面を親水化した。
ポリビニルアルコール８０重量部と純水４００重量部を攪拌混合し、得られたPVA溶液に大日本インク製のCP73013を２０重量部を加え、調整したインク受容層原料を親水化された下地層７上にスピン塗布してインク受容層９を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図２の断面構造を有する光情報記録媒体１を完成した。
すなわちダミー基盤の厚さが異なる以外、実施例１と同様の光情報記録媒体を作製した。
（第１比較例）
直径120mm、厚さ0.6ｍｍのポリカーボネイト製透明基板２の信号面に、色素からなる記録膜３を膜厚１５０ｎｍ厚さでテトラフロロプロパノールに溶解しスピンコートした。その上に純銀からなる反射層４をスパッタリングにより積層した。
反射膜４の表面に紫外線硬化型接着剤をスピン塗布し、前記ポリカーボネイト製の情報記録媒体状透明基板と同形のダミー基板を張り合わせ、しかる後に高圧水銀ランプによる紫外線の照射をダミー基板側から行い接着剤を硬化させた。
次いで樹脂層６の表面に明色からなるＵＶインクをスクリーン印刷法により定着させ、紫外線照射することにより、明色の下地層７を形成した。
次いでポリビニルアルコール８０重量部と純水４００重量部を攪拌混合し、得られたPVA溶液に大日本インク製のCP73013を２０重量部を加え、更にフィラーを加えて調整したインク受容層原料を下地層７上にスピン塗布してインク受容層９を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図２の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
すなわち、下地層７の表面が親水化されていない点を除いて、第１実施例と同様の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。
（第２比較例）
直径120mm、厚さ1.2ｍｍのポリカーボネイト製の透明基板２の信号面に色素からなる記録膜３を膜厚１５０ｎｍ厚さでテトラフロロプロパノールに溶解しスピンコートした。その上に純銀からなる反射層４をスパッタリングにより積層した。
銀反射膜の表面に紫外線硬化型樹脂をスピン塗布し、高圧水銀ランプによる紫外線の照射を行い樹脂を硬化させ、約10μｍからなる樹脂保護層11を形成した。
次いで樹脂保護層11の表面に明色からなるＵＶインクをスクリーン印刷法により定着させ、紫外線照射することにより、明色の下地層７を形成した。
その後に、前記下地層７の表面に短波長紫外線を空気中で３０秒照射し、下地層７表面を親水化した。
ポリビニルアルコール８０重量部と純水４００重量部を攪拌混合し、得られたPVA溶液に大日本インク製のCP73013を２０重量部を加え、更にフィラーを加えて調整したインク受容層原料を親水化された下地層７上にスピン塗布してインク受容層９を形成し、５０℃で２４時間乾燥することにより、図４の断面構造を有する光情報記録媒体を完成した。すなわち、記録層４を覆う樹脂層11が薄い光情報記録媒体を完成した。
図５に、前記各実施例について行った下地層表面の純水に対する接触角、摩擦係数測定及び摩耗試験の結果、並びに下地層に対するインク受容層の密着性の評価を示す。但し、保護膜表面の純水に対する接触角の測定はインク受容層を形成する前に測定した値である。また、密着性の評価は、100マスの碁盤目状に1mm間隔で完成した情報記録媒体上のインク受容層の上からカッターナイフで切り込みを入れて、その上からビニルテープを貼り、一気に剥がす事により、はがれたマス目の数で判断した。また、試験は室温２３℃、湿度６０％の中で行われた。
また、本発明による最終的な評価は、高湿環境下においてDVDドライブによるローディングを１万回繰り返し印刷層表面への傷つきを調べることによって評価した。更に光情報記録媒体の本来の目的である情報の再生を行った。
図５から明らかなように、親水化処理を施さない第１比較例の光情報記録媒体は、インク受容層の密着性が極めて弱く、ドライブによるローディングテストでも傷つき確認されたが、本発明に係わる第１〜第７実施例実施例の光情報記録媒体は、インク受容層９の媒体への密着性の改善がなされ、ローディングテストでも傷つきが認められなかった。
また、第１実施例と同様に下地層７を親水化した第２比較例では、下地層７とインク受容層９との密着性は向上されるものの、記録層自体が傷ついてしまう事が確認された。逆に第７実施例において下地層７と記録層を隔てる樹脂層６が0.07mm以上ある場合、記録層の傷つきは確認されず、情報の再生もなされた。この事は本発明による効果がすべての光情報記録媒体に適用されるのではなく、特定の媒体、例えばDVD-Rのような記録層３に隣接する樹脂層６が厚い媒体にのみ有効であり、例えばCD-Rのような記録層３に隣接する樹脂保護層11が薄い媒体では機能しないことが分かった。
上記の結果より、実施例に係わる光情報記録媒体は、インク受容層９の堅牢性の向上に顕著な効果があるといえる。
なお、図５中の○印は試験結果が特に良好であることを示し、△印は試験結果が比較的良好であることを示し、×印は結果が実用に耐えられないレベルであることを示している。
なお、前記実施例においては、透明基板２の記録層の上に反射膜を形成したが、積層の順は逆でもよく、更には反射層４を省略することも可能である。更に記録層に隣接し、界面層１０を設けることもできる。すなわち、本発明は、記録層等の情報の記録、再生等に関与する層の表面を樹脂材料にて覆い、さらにその上に親水化された下地層を形成し、更にその上にインク受容層を設けたことを要旨とするものであって、それ以外の部分については必要に応じて適宣変更することができる。
以上説明したように、本発明では親水化された下地層上にインク受容層を設けたので、インク受容層の耐性を著しく向上できる新規の光情報記録媒体となっている。

本発明に係わる光情報記録媒体１の断面構造 本発明に係わる光情報記録媒体１の断面構造 本発明に係わる光情報記録媒体１の断面構造 本発明に係わらない光情報記録媒体１の断面構造 本発明で行った試験結果の一覧

符号の説明

１ 情報記録媒体
２ 透明基板
３ 記録層
４ 反射膜
５ 接着層
６ 樹脂層あるいはダミー基板
７ 下地層
８ 親水化層あるいはプライマー層
９ インク受容層
１０ 界面層
１１ 樹脂保護層

Claims (15)

1. 基板上に直接あるいは他の層を介して１層または多層からなる記録膜を担持し、該記録膜上に直接あるいは他の層を介して樹脂材料からなる保護層を備えた光情報記録媒体において、
   該光情報媒体の光入射面とは反対側の表面には、インクによる印刷可能である処理を施された印刷面が形成されており、
   該印刷面の下層側に明色の下地層が形成されており、
   該下地層が親水化処理されていることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 該下地層が該保護層と兼用したことを特徴とする請求項１記載の光情報媒体
3. 前記下地層表面は、純水に対する接触角が５９゜以下であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
4. 前記親水処理として、プラズマエッチング処理を施すことを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の光情報記録媒体。
5. 前記親水処理として、金属、もしくは金属酸化物のスパッタリング処理を施すことを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の光情報記録媒体。
6. 前記親水処理として、前記印刷面となるインク受容層と下地層の間に、有機物によるプライマー層を設けたことを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の光情報記録媒体。
7. 前記親水処理として、350nm以下の波長の紫外線照射処理を施すことを特徴とする請求項１ないし請求項２記載の光情報記録媒体。
8. 前記光情報記録媒体が円盤状の形態をなしており、
   円盤の中心部にドライブの情報記録媒体ドライブモータと連結するためのセンターホールを有しており、
   センターホール部にほぼ隣接した外周側がインクによる印刷可能である処理を施されていることを特徴とする請求項１ないし請求項６記載の光情報記録媒体。
9. 前記下地層と、前記記載の記録膜体との間が、無機あるいは有機物質による基材により隔離されており、その距離が0.1mm以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項７記載の光情報記録媒体。
10. 基板上に直接あるいは他の層を介して１層または多層からなる記録膜を担持し、該記録膜上に直接あるいは他の層を介して樹脂材料からなる保護層を備えた光情報記録媒体の製造方法において、
    該光情報媒体の光入射面とは反対側の表面には、インクによる印刷可能である処理を施された印刷面が形成されており、
    該印刷面の下層側に明色の下地層が形成されており、
    該下地層が親水化処理されていることを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
11. 前記光情報記録媒体が円盤状の形態をなしており、
    円盤の中心部にドライブの情報記録媒体ドライブモータと連結するためのセンターホールを有しており、
    センターホール部にほぼ隣接した外周側がインクによる印刷可能である処理を施されていることを特徴とする請求項１０記載の光情報記録媒体の製造方法。
12. 前記親水処理として、プラズマエッチング処理を施すことを特徴とする請求項１０ないし請求項１１記載の光情報記録媒体の製造方法。
13. 前記親水処理として、金属、もしくは金属酸化物のスパッタリング処理を施すことを特徴とする請求項１０ないし請求項１１記載の光情報記録媒体の製造方法。
14. 前記親水処理として、印刷面となるインク受容層と下地層の間に、有機物によるプライマー層を設けたことを特徴とする請求項１０ないし請求項１１記載の光情報記録媒体の製造方法。
15. 前記親水処理として、350nm以下の波長の紫外線照射処理を施すことを特徴とする請求項１０ないし請求項１１記載の光情報記録媒体の製造方法。
    
    
    

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