JP2008071441A - 多層記録媒体及び多層記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多層積層型の記録媒体において、信号記録及び読み出し時の光量変化が小さく、波長や入射光の角度変化により、ノイズが増加しＳ／Ｎが劣化することが少ない多層積層型の光記録媒体を提供すること。また、膜厚均一性に優れ、大量生産性に優れ、且つ数十層以上に多層化した場合においても記録特性が劣化しない多層記録媒体の製造方法を提供すること。さらに、フォーマット情報を有するスペーサ層の加工プロセス自由度及び、多層記録媒体設計自由度が損なわれることが無い製造方法を提供すること。
【解決手段】記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、該記録層と該中間層の周期、屈折率は一単位の組の中で変化しており、前記スペーサ層の層厚と屈折率の積である光路長が波長／２の整数倍であり、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを特徴とする多層記録媒体。
【選択図】図１

Description

本発明は、光記録媒体、光記録技術に関し、情報処理記録装置、光ファイルシステム、映像情報の記録装置に応用される。

特許文献１（特許第３１１０５３２号公報）には、光学式情報書き込み、読取り及び／または消去する方法ならびにその装置について記載があり、この記録媒体の構成では、複数の記録層に対して、１つのトラック層を設ける構成が書かれている。
また、特許文献２（特開２０００−６７４６４号公報）には、層間クロストークを低減して深さ方向の記録密度を増大させる方法として、光記録機能を有する高分子層とスペーサ高分子層とが交互に積層されてなる高分子積層体による多層記録媒体が記載されている。記録層及び中間層厚さは５０μｍ以上である。
また、特許文献３（特開２００５−２５９１９２号公報）には、記録層をエネルギー線硬化型粘接着シートで貼り合わせた光記録用多層構造体の記載があり、スピンコート法では得ることができない膜厚均一性、及び生産性を得ている。また、粘接着層をエネルギー線で硬化させることで押し圧に対する強度を得ている。
また、我々は、既に特願２００５−３４９２０２号明細書にて、記録層と中間層を２層以上積層した構造を１単位として、スペーサ層を介して多数単位積層する記録媒体、及び、１単位の積層構造を一括で記録再生する記録方法、記録装置を提案しているが、本発明は該構造の記録媒体を製造するための改良された製造方法を提供するものともいうことができる。

特許第３１１０５３２号公報 特開２０００−６７４６４号公報 特開２００５−２５９１９２号公報

上記従来技術においては、積層構造を多段にしていくと、特定の波長や入射角の条件で反射戻り光の反射率の振幅が大きくなり波長依存性が強くなっていく。また、記録媒体製造においては、多層積層する場合に薄膜応力が積算されるため、記録媒体化したときに大きな反りが生じる。このため波長や入射光の角度変化により、信号記録及び読み出し時の光量が変化してしまうため、ノイズが増加しＳ／Ｎが劣化するという欠点があった。
また、スピンコート法では、膜厚均一性を確保することが困難である。更に、層数が数十層以上の場合はスピンコート工程と乾燥工程が多数回となるため大量生産が困難である。特に乾燥工程の回数が生産性を著しく悪化させるという欠点があった。
そこで、本発明の課題は、多層積層型の記録媒体において、信号記録及び読み出し時の光量変化が小さく、波長や入射光の角度変化により、ノイズが増加しＳ／Ｎが劣化することが少ない多層積層型の光記録媒体を提供することである。
また、膜厚均一性に優れ、大量生産性に優れ、且つ数十層以上に多層化した場合においても記録特性が劣化しない多層記録媒体の製造方法を提供すること、さらに、フォーマット情報を有するスペーサ層の加工プロセス自由度及び、多層記録媒体設計自由度が損なわれることが無い製造方法を提供することである。

上記課題は、以下の本発明によって解決される。
（１）「記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、該記録層と該中間層の周期、屈折率は一単位の組の中で変化しており、前記スペーサ層の層厚と屈折率の積である光路長が波長／２の整数倍であり、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを特徴とする多層記録媒体」、
（２）「記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを含む多層記録媒体の製造方法であって、基板上に、記録層と中間層が交互に複数層形成された第１の積層構造体シートを貼り合わせる工程、
前記第１の積層構造体シート上にエネルギー線硬化材料を形成する工程、
前記エネルギー線硬化材料に、スタンパ形状を転写する工程、
前記スタンパ形状が転写された第１の積層構造体シート上に、記録層と中間層が交互に複数層形成された第２の積層構造体シートを貼り合わせる工程、
を少なくとも有することを特徴とする多層記録媒体の製造方法」、
（３）「記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを含む多層記録媒体の製造方法であって、シート状部材にエネルギー線硬化材料を形成する工程、
前記エネルギー線硬化材料に、スタンパ形状を転写する工程、
前記スタンパ形状が転写されたシート状部材と、記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造体シートを貼り合わせる工程、
を少なくとも有することを特徴とする多層記録媒体の製造方法」。

本発明の多層構造記録媒体においては、記録層と中間層の２層以上からなる多層構造を一単位とし、該一単位の多層記録媒体がスペーサ層を介して、深さ方向に複数個積層した構造であり、前記中間層が柔軟部材であることを特徴とする。
前記構造では、複数のスペーサ層を介しているため、多層周期構造の各記録媒体の一単位間での層数を減らすことができ、さらに互いの一単位間の光学的な位相変化をスペーサ層で調整して最適化できるため、反射戻り光の反射率やその振幅が波長変動や入射角の変化により変動する性質を、多層構造が連続している場合に比べてさらに弱めることができる。
更に、中間層として用いる柔軟部材の伸縮性が、多層構造形成時、及び、スペーサ層の案内溝形成時に生じる応力を緩和するため、機械特性の優れた多層記録媒体となる。このため波長や入射光の角度変化による信号記録及び読み出し時の反射光量変化を抑制し、ノイズの増加やＳ／Ｎの劣化を低減することができる。
また、記録層と中間層の積層フィルムを貼り合わせることで多層記録層を形成することから、製造工程数を大幅に削減することができる。特に乾燥工程数の削減により、スループットを大幅に改善することができるため、多層記録媒体製造コストを大幅に削減できる。
また、スタンパ形状を転写したベースフィルムと、記録層と中間層が多層形成された積層フィルムとを貼り合わせることにより多層記録媒体を製造することから、形状転写工程及び、記録層、中間層の設計自由度と、製造コストの削減を同時に実現できる。

以下、本発明の実施の形態を実施例として詳細に説明する。
＜実施例１＞
本発明の実施例１を、図１を用いて説明する。
図１は本実施例の多層記録媒体の構成を示したものである。
基板（１）上に、中間層（２）、記録層（３）、中間層（２）の順に中間層を６層、記録層を５層形成した第１の積層構造を、案内溝を有するスペーサ層（４）を介して形成する。更に、別の案内溝を有するスペーサ層を介して第２の積層構造を形成して合計１０層の記録層を有する多層記録媒体とする。フォーマット情報は、上記案内溝を蛇行させる方法や、断続的に途切れさせる方法により得ることができる。

ここで記録層（３）の媒体は光源波長の光を対物レンズで記録層（３）に集光し、集光スポットにより記録マークを形成する。ここでは光照射により屈折率が周囲に対して増加する材料を用いているが、その反対に屈折率が周囲に対して減少する材料を用いても良い。記録層（３）の膜厚は集光スポットの深さ方向の大きさに比べ小さいほうが望ましい。反対に中間層（２）の膜厚は集光スポットの深さ方向の大きさ程度あるいはそれより大きいほうが望ましい。記録した情報の読み取りでは、記録層（３）の屈折率が、記録マークのある所とない所で異なるため、中間層（２）と記録層（３）の間の界面における反射率が記録マークの有り無しで異なることを利用して反射光の強弱による読み取りを行なう。

ここで基板（１）は、ガラス、酸化物結晶、ポリカーボネート、ポリオレフィン等の光源波長に対して透明な材料が適用できる。中間層（２）は光源波長に対して透明な材料で構成され、記録層（３）は光源波長の光の１部を吸収するように設定されている。
中間層（２）としては、使用環境において粘接着性を有し、伸縮性を有する柔軟部材を用いる。柔軟部材としては、光学用途として使用可能であれば特に制限されることは無く、従来公知の粘接着剤の中から、適当に選択して用いることができる。光学用途の面から、アクリル系粘接着剤が適当である。
記録層（３）としてはポリメチルメタクリレート、ポリスチレン等の樹脂とスピロピラン、ジアリールエテン、フルギドのような特定の光源波長の光を吸収して吸収波長や屈折率が変化するフォトクロミック色素を混合したものを塗布や混合蒸着等の方法で積層している。これらの色素を用いた記録では、短パルス高出力のレーザ光源を用いて２光子吸収を含めた多光子吸収等の記録方法を用いることもできる。

次に本発明の実施例の多層光記録媒体の特性について図２、３を用いて説明する。
図２は図１の多層記録媒体において、中間層（２）及び記録層（３）の組み合わせが５層の場合と５０層の場合とで、基板（１）と反対側から見た相対的な反射率を比較したものである。ここではスペーサ層（４）や基板（１）の影響は考えずに、単純に中間層（２）及び記録層（３）の組み合わせの繰り返し積層数のみを変化させている。
この計算例では記録層（３）の屈折率を１．６、中間層（２）の屈折率を１．５として、波長が０．６６μｍの場合の、多層構造の反射率の計算例を示している。ここで記録層（３）の層厚はλ／４ｎ２、中間層（２）の厚さはλ／４ｎ３の奇数倍の場合（図２の実線）と、この条件から少し外れた場合（図２の破線）の２条件を示している。ここでλは光源波長、ｎ２、ｎ３は記録層（３）、中間層（２）の屈折率である。図２からわかるように、中間層（２）の照射光波長（λ）との関係から見た厚さ（λ／４ｎ３）は、照射光波長（λ）の（１／４ｎ３）の奇数倍の場合に層数の増加に伴い急激に反射率が増加することがわかる（このよう結果は、記録層（３）の厚さについても当てはまる。また、このような結果は、中間層（２）の屈折率が１．５以外のときにも同様である。）。これはディスクの基板と反対側から見て光が奥まで届かないことを示しており、避ける必要がある。

また、図３は図２と同様に多層構造の反射率を示している。ここでは記録層（３）の層厚はλ／４ｎ２に固定し、中間層（２）の厚さを変化させたときの反射率を層数５０の場合と、５の場合を示している。ここで、図３のグラフの横軸（中間層膜厚）の単位はμｍである。
層数が多いと、中間層（２）の膜厚によっては反射率が高く避けるべき条件が中間層の厚さにより周期的に存在することがわかる。このため特定の中間層の層厚と屈折率に対して、このような中間層の厚さと屈折率の（屈折率と層厚の積で決まる光路長）組み合わせ条件は避ける必要がある。
この観点からは、記録層（３）、と中間層（２）の周期や中間層の屈折率は一単位の組の中でも一定である必要はなく変化しているほうが望ましい。往復で１波長となるため、高い反射率の１単位があった場合でも、それと相殺することがないためである。
更にスペーサ層（４）の層厚及び屈折率に関しては、層厚と屈折率の積である光路長が波長／２の整数倍であることが望ましい。この条件では記録層と中間層の２層以上からなる多層構造を一単位として、これらが複数ある場合に、スペーサ層（４）の上下にある多層構造の一単位の反射率が高い場合でも全体の反射率が低下することを防止して透過率を高めることができる。

＜実施例２＞
剥離処理された第１のＰＥＴフィルム上に乾燥層後の厚さが５μｍとなる様に粘接着層を塗工形成する。剥離処理された第２のＰＥＴフィルム上に乾燥後の厚さが１μｍとなる様に記録層を塗工形成する。前記粘接着層と、記録層を順次貼合せて、粘接着層６層と記録層５層を有する積層構造体シートを作製する（図４）。
厚さ０．６ｍｍのＣＤサイズプラスチック製基板上に前記積層構造体シートを貼り合わせる（図５）。
エネルギー線硬化材料として紫外線硬化樹脂を積層構造体上に形成する。紫外線硬化樹脂としては、従来公知物から適宜選択して用いる。形成方法としては、本実施例では液状にしてスピンコートする方法で行なったが、ドライフィルムレジスト等、シート状のものを貼り合わせる方法で形成することもできる（図６）。
表面に案内溝形状を有するポリカーボネート板をスタンパとして、前記紫外線硬化樹脂上に載置し、高圧水銀ランプを用いて、ポリカーボネート板を透過して紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射する（図７ａ）。
本実施例では、光透過型スタンパを用い、スタンパを透過して紫外線を照射したが、光を透過しないスタンパ、例えばＤＶＤビデオや、音楽ＣＤの複製に用いられているＮｉ製スタンパを使用して、多層構造体の側から紫外線を照射しても良い（図７ｂ）。
但しこのとき、記録層にダメージを生じる場合がある。
スタンパを剥離して表面にスタンパの案内溝形状を残存させる。実施例では案内溝を螺旋状の形状としているが。同心円状でも良い。蛇行させた溝をアドレス情報とする場合や、部分的に溝を深くする場合、部分的に溝を途切れさせる場合、ピットを有する場合等がある（図８）。
５μｍ厚の粘着シートを使用して第２の積層構造体シートを貼合せる（図９）。

＜実施例３＞
裏面に保護フィルムを有する厚さ５０μｍのポリカーボネートフィルムに、エネルギー線硬化材料として粘着性を有する厚さ１０μｍのフォトポリマーシートを貼り合わせる（図１０）。
本実施例では、フォトポリマーシートを貼合わせたが、材料を溶媒に溶解して公知の塗布技術により形成しても良い。塗布方法としては例えば、ナイフコート法、ロールコート法、グラビアコート法、ダイコート法、バーコート法等がある。
表面に案内溝形状を有するポリカーボネート板をスタンパとして、前記紫外線硬化樹脂上に載置し、高圧水銀ランプを用いて、ポリカーボネートフィルム側から紫外線硬化樹脂層に紫外線を照射する（図１１）。
スタンパを剥離してポリカーボネートフィルム表面にスタンパの案内溝形状を残存させる。実施例では案内溝を螺旋状の形状としているが。同心円状でも良い。蛇行させた溝をアドレス情報とする場合や、部分的に溝を深くする場合、部分的に溝を途切れさせる場合、ピットを有する場合等がある（図１２）。
スタンパの案内溝が転写された第１のポリカーボネートフィルム裏面の保護フィルムを剥がし、接着層を介して、厚さ０．６ｍｍのＣＤサイズプラスチック製基板上に貼り合わせる（図１３）。
案内溝形状が転写された第１のポリカーボネートフィルム上に、接着層を介して、実施例１と同様の方法で作製した５層の記録層を有する第１の積層構造シートを貼り合わせる（図１４）。
スタンパの案内溝が転写された第２のポリカーボネートフィルム裏面の保護フィルムを剥がし、接着層を介して、前記積層構造シート上に貼り合わせる（図１５）。
案内溝形状が転写された第２のポリカーボネートフィルム上に、接着層を介して、実施例２と同様の方法で作製した５層の記録層を有する第２の積層構造シートを貼り合わせる（図１６）。
ここで、上記実施例で用いた各材料は、つぎのようなものである。
＜実施例２＞
紫外線硬化樹脂：厚さ５μｍ、材料：三菱レイヨン社製ＲＱ１００６（スピンコート）
粘着シート：アクリル系粘接着剤からなる粘着シート
剥離処理された第１のＰＥＴフィルムの剥離処理；あらかじめ厚さ０．１μｍ以下のシリコン系剥離剤が塗布されたＰＥＴフィルム
＜実施例３＞
フォトポリマーシート；厚さ１０μｍ
貼り合わせ後の断面を図１７に示す。

＜比較例＞
厚さ０．６ｍｍ、ＣＤサイズのプラスチック製基板上に、厚さ５μｍの中間層と厚さ１μｍの記録層を順次スピンコートすることで、中間層６層、記録層５層の多層構造を形成する。
実施例２と同様の方法で、多層構造上に、案内溝形状を有するスペーサ層を形成する。
スペーサ層上に、厚さ５μｍの中間層と厚さ１μｍの記録層を順次スピンコートすることで、中間層６層、記録層５層の多層構造を形成する。
表１に、実施例２、実施例３及び比較例における、乾燥工程の回数、及び図１８に示す多層記録媒体の反り角度の各半径位置における平均値を示す。

本発明の実施例１における多層記録媒体の構成を示す図である。 層数と反射率の関係を示す図である。 中間層層厚と反射率の関係を示す図である。 本発明の製造方法例により作製される積層構造体シートを示す図である。 本発明のプラスチック製基板上に前記積層構造体シートの貼合工程を示す図である。 本発明の紫外線硬化樹脂を積層構造体上に形成工程を示す図である。 本発明の紫外線硬化樹脂の硬化工程を示す図である。 本発明のスタンパを剥離して表面にスタンパの案内溝形状を残存させる工程を説明する図である。 本発明の粘着シートを使用して第２の積層構造体シートを貼合せる工程を説明する図である。 本発明のポリカーボネートフィルムに、エネルギー線硬化材料として粘着性を有するフォトポリマーシートを貼り合わせる工程を説明する図である。 本発明の貼合された該粘着性フォトポリマーシートの硬化工程を示す図である。 スタンパを剥離してポリカーボネートフィルム表面にスタンパの案内溝形状を残存させる工程を示す図である。 第１のポリカーボネートフィルムを、接着層を介して、プラスチック製基板上に貼り合わせる工程を示す図である。 第１のポリカーボネートフィルム上に、接着層を介して５層の記録層を有する第１の積層構造シートを貼り合わせる工程を示す図である。 第２のポリカーボネートフィルムに、接着層を介して、積層構造シート上に貼り合わせる工程を示す図である。 第２のポリカーボネートフィルム上に、接着層を介して５層の記録層を有する第２の積層構造シートを貼り合わせる工程を示す図である。 貼り合わせ後の断面を示す図である。 多層記録媒体の反り角度を説明する図である。

符号の説明

１ 基板
２ 中間層
３ 記録層
４ スペーサ層

Claims (3)

1. 記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、該記録層と該中間層の周期、屈折率は一単位の組の中で変化しており、前記スペーサ層の層厚と屈折率の積である光路長が波長／２の整数倍であり、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを特徴とする多層記録媒体。
2. 記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを含む多層記録媒体の製造方法であって、基板上に、記録層と中間層が交互に複数層形成された第１の積層構造体シートを貼り合わせる工程、
   前記第１の積層構造体シート上にエネルギー線硬化材料を形成する工程、
   前記エネルギー線硬化材料に、スタンパ形状を転写する工程、
   前記スタンパ形状が転写された第１の積層構造体シート上に、記録層と中間層が交互に複数層形成された第２の積層構造体シートを貼り合わせる工程、
   を少なくとも有することを特徴とする多層記録媒体の製造方法。
3. 記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造を一単位とし、該一単位の積層構造が、案内溝及び又はフォーマット情報を有するスペーサ層を介して深さ方向に複数個積層した構造を持ち、且つ、該中間層に柔軟部材を用いることを含む多層記録媒体の製造方法であって、シート状部材にエネルギー線硬化材料を形成する工程、
   前記エネルギー線硬化材料に、スタンパ形状を転写する工程、
   前記スタンパ形状が転写されたシート状部材と、記録層と中間層が交互に複数層形成された積層構造体シートを貼り合わせる工程、
   を少なくとも有することを特徴とする多層記録媒体の製造方法。
   

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