JP2906540B2

JP2906540B2 - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2906540B2
Application number: JP2055353A
Authority: JP
Inventors: 勝己小川; 明赤松
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-03-07
Filing date: 1990-03-07
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH03256241A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は安価な書換え可能型の光ディスク記録媒体に
関する。

従来の技術従来、光学的記録再生方法による光記録媒体として、
種々の材料を用いたものが提案されている。その中の１
つに、形状記憶樹脂を用いた光記録媒体が知られてい
る。例えば、特開昭60−45953公報、特開昭60−45954公
報、特開昭60−61930公報などに形状記憶樹脂を用いた
光ディスク記録媒体の記載がある。

形状記憶樹脂は、高温においてゴム弾性を示し、低温
ではゴム弾性を示さない樹脂で、通称は熱収縮性樹脂と
も呼ばれる。形状記憶樹脂はゴム弾性を示す高温におい
て応力または変形を与え、そのまゝ室温に冷却するとゴ
ム弾性が消滅し、高温状態で加えられた応力が固定され
る。その後再び高温に加熱するとゴム弾性を回復し、先
に加えられ固定されていた応力により形状が元に戻り、
応力は弛緩される。

この形状記憶効果と反射光の位相差による干渉効果に
より光学的記録を行なうものである。例えば、架橋ポリ
エチレンシートを135℃以上に加熱しゴム弾性を生じさ
せた状態で、溝形状を反転させた形状のスタンパで加圧
しながら冷却固化させ、溝の形成されたポリエチレンシ
ートを作る。このシートの溝面にAl反射膜を蒸着または
スパッタによりコートする。溝の深さはレーザ光の波長
λの1/4波長にした場合、反射レーザ光は干渉し互に打
ち消し合う。この溝にレーザ光を照射して形状記憶樹脂
の弾性体になる温度135℃以上に加熱すると、加熱され
た部分のみ元の状態に戻り溝形状は消滅する。この部分
ではレーザ光の干渉は起こらない。このようなレーザ光
の反射光の差により記録信号を読みとるものである。

形状記憶樹脂は架橋ポリオレフィン、架橋フッ素樹
脂、合成ゴムなどが用いられ、非常に安価な材料であ
る。

発明が解決しようとする課題このような従来の形状記憶樹脂を用いた光ディスク記
録媒体は記録，再生，消去はできるが、再び記録するこ
とができない。すなわち、書換えは不可能であるという
課題があった。

本発明はこのような課題を解決するもので、安価で、
現行のCDプレーヤとの互換性がある、書換え可能な光デ
ィスク記録媒体を提供することを目的とするものであ
る。

課題を解決するための手段この課題を解決するために本発明は、基板と、第１の
波長を有する第１の光を透過するとともに、第２の波長
を有する第２の光を吸収する特性を有し、第２の光によ
る局所的な加熱により局所的に膨張する樹脂層と、第１
の光を吸収する特性を有し、ガラス転移温度より高い成
形温度で成形された際の第１の形状を予め形状記憶して
おり、前記成形温度より低い温度で力を加えて変形させ
て冷却するとその変形を第２の形状として保持し、前記
第２の形状を保持した状態でガラス転移温度以上成形温
度以下に昇温させると前記第１の形状に自発的に形状回
復する形状記憶層と、入射してきた光を反射する反射層
と、保護層とを順に積層したものであり、樹脂層の熱膨
張力と、形状記憶層の温度変化による形状変化と回復作
用を利用して、信号の書込みと読み取り、および消去を
行なうようにしたものである。

作用形状記憶樹脂は一般に、分子構造中に分子架橋や結晶
からなる固定相と、ある温度以上でゴム状態となりうる
可逆相よりなっている。形状記憶樹脂の形状記憶回復特
性は以下のように説明することができる。

形状記憶樹脂をガラス転移温度Tg（通常は室温より高
い）よりもずっと高い温度T₁で成形した後、室温に冷却
すると、樹脂はその形状を１次成形の形状として記憶す
る。その樹脂を１次成形より低い温度において力を加え
変形（２次成形）させて室温に冷却すると、２次成形の
形状としてその形状を保持する。さらにこれをガラス転
移温度よりも高い温度に昇温させると、樹脂は２次成形
の形状から１次成形の形状に回復する。

本発明は、形状記憶樹脂のこのような形状記憶と回復
特性を光記録媒体として利用するものである。

すなわち、予めトラッキングガイド溝が形成されたガ
ラス，ポリカーボネートやポリメチルメタクリレートの
基板上に特定波長（この場合、書込時のレーザ波長
λ_Ｗ）のレーザ光を吸収する色素を含有した熱硬化性樹
脂を未硬化の状態で溶剤にとかした溶液を用いて、スピ
ンコート法により製膜し、乾燥硬化させる。さらに、そ
の上に形状記憶樹脂を溶剤にとかした溶液を用いて、ス
ピンコート法により形状記憶樹脂の塗膜を形成する。こ
の時、形状記憶樹脂には、特定波長（この場合、消去時
のレーザ波長λ_Ｅ）のレーザ光を吸収する色素を含有し
ている。さらに、その上に、反射層として金やアルミニ
ウムなどの金属を真空蒸着などの方法で製膜した後、最
上部に表面保護膜として、例えば紫外線硬化樹脂をスピ
ンコート法などの方法で塗布し、紫外線を照射して硬化
させる。

以上のようにして得られたものを光記録媒体として供
する。この光記録媒体に、基板側より、波長λ_Ｗのレー
ザ光を照射すると、レーザ光は熱硬化性樹脂層に吸収さ
れ、熱硬化性樹脂は瞬時に昇温し膨張する。この時、形
状記憶樹脂もλ_Ｗの波長のレーザ光を若干吸収するの
と、熱硬化性樹脂からの熱伝導によりTg以上T₁以下の温
度まで昇温する。ここで、熱硬化性樹脂の昇温後の弾性
率を形状記憶樹脂のTg以上T₁以下における弾性率よりも
大きくなるように分子設計された材料をそれぞれに用い
ることにより、形状記憶樹脂層は熱硬化性樹脂層よりの
応力を受けて変形し、ピットを形成する。形状記憶樹脂
は、その変形した状態を２次成形の形状として記憶す
る。

つぎに、この記録ビットの読み出しは、λ_Ｒの波長の
レーザ光により行なう。λ_Ｒは、CDプレーヤーとの互換
性を図るためには780nmとする。読み出し時のレーザ光
強度は、書込み時のものに比べてずっと小さくてよい。
また、読み出し時のレーザ光の反射率はピットのない部
分で70％以上必要である。

つぎに、消去はλ_Ｅの波長のレーザ光により行なう。
λ_Ｅはλ_Ｒと等しくてもよいが、エネルギーはλ_Ｒのも
のに比べてずっと大きく形状記憶樹脂層にて選択的に吸
収され、熱硬化性樹脂層では吸収されない。このレーザ
光を吸収した形状記憶樹脂はTg以上T₁以下の温度まで昇
温し初期の１次成形の形状に回復する。すなわち、ピッ
トが消失する。このようにして、信号の書込み，読み取
り，消去が行われる。この様に入射してきた光により、
変形した形状記憶樹脂層をガラス転移温度以上成形温度
以下に加熱することで一次成形の形状を回復するような
構成としたことにより、形状記憶樹脂層単体で自発的に
予め記憶された一次成形の形状を回復することができる
ので、確実にピットを消去することができるとともに、
経年変化による情報の消去特性の悪化を最小限に止め、
安定した書き換え記録特性を実現することができる。

この時、書込み，消去のくり返し特性や、読み出し時
の反射率特性の観点より、熱硬化性樹脂と形状記憶樹脂
はつぎのような特性を満たしていなければならない。

熱硬化性樹脂は、λ_Ｗのレーザ光を吸収して昇温して
熱膨張するが、その時の熱膨張係数が大きく、耐熱性が
高く、また、λ_Ｒのレーザ光に対して透過率が高く、複
屈折率が小さい。また、形状記憶樹脂は、熱硬化性樹脂
の熱膨張により塑性変形を起こし、また、複屈折率が小
さく、熱硬化性樹脂との密着性が小さいことが必要であ
る。

このように、熱硬化性樹脂および形状記憶樹脂の分子
設計を最適化し、照射するレーザ光の波長およびエネル
ギーとのマッチングを図ることにより、書込み，読み取
り，消去が可能な、書換え可能で、しかも非常に安価な
光ディスク媒体を提供することができる。また、CDの国
際規格であるレッドブックの規格に準拠したディスクを
設計することにより、従来から広く用いられているCDプ
レーヤによる再生が可能な光ディスク媒体を提供するこ
とができる。

実施例（実施例１）予めトラッキングガイド溝が形成されたガラス基板上
に、ポリアミド樹脂を硬化剤とするエポキシ樹脂にレー
ザ光吸収色素としてシアニン系色素を加え、メチルエチ
ルケトンに溶解させたものをスピンコート法にて塗布
し、120℃で30分間乾燥し、硬化させて、厚さ７μｍの
薄膜を得た。その上に、スチレン−ブタジエン系の形状
記憶樹脂にレーザ光吸収色素としてシアニン系色素を添
加したものをトルエンに溶解させ、スピンコート法にて
塗布し、120℃で30分間乾燥させて、厚さ0.5μｍの形状
記憶樹脂の薄膜を形成させた。さらに、この上に真空蒸
着法により、アルミニウムの反射層を厚さ0.05μｍに作
成し、さらに、保護コート層として紫外線硬化樹脂をス
ピンコート法にて塗布し、紫外線照射により硬化して20
μｍ厚さのオーバーコート層を設け、これをブランクデ
ィスクとして用いる。

このブランクディスクに、波長830nm,30mWのレーザ光
を250ns照射することにより、エポキシ樹脂硬化物が昇
温熱膨張し、隣接する形状記憶樹脂に応力を伝達して変
形させることによりピットが形成された。このピットに
780nm,3mWのレーザ光を照射することにより、信号を読
み取ることができた。この時のレーザの反射率は、ピッ
トの有無によりそれぞれ32％および73％であった。さら
に、記録されたピット上に、780nm,20mWのレーザ光を18
0ns照射することにより、形状記憶樹脂がTg以上、T₁以
下の温度に昇温することにより、ピットを消去すること
ができた。

（実施例２）熱硬化性樹脂として、熱硬化性ポリウレタン樹脂を、
アズレニウム系色素とともに、ジメチルホルムアミドで
溶解して塗布し、また、形状記憶樹脂としてポリウレタ
ン樹脂を用い、アズレニウム系色素をともにジメチルホ
ルムアミドに溶解して塗布すること以外は実施例１と同
様にしてブランクディスクを得た。

この時、熱硬化性樹脂に含まれるアズレニウム系色素
と熱硬化性樹脂に含まれるアズレニウム系色素は、それ
ぞれ830nmと780nmのレーザ光を選択的に吸収するもので
ある。

このディスク基板上に830nm,30mWのレーザ光を250ns
照射することにより、実施例１と同様の原理によりピッ
トを形成し、データを読み取ることができた。ピットの
有無によるレーザ光の反射率は、それぞれ28％と70％で
あった。

さらに780nm・20mWのレーザ光を230ns照射することに
より、ピットを消去した。

なお、実施例１および実施例２の他にも形状記憶樹脂
になりうる樹脂の構成や、他の熱硬化性樹脂も用いるこ
とができるし、レーザ光吸収のための他の色素材料など
材料特性とレーザ特性とをマッチさせるように分子設計
を行なったものは、広く用いることができる。

発明の効果以上の実施例の説明からも明らかなように、本発明に
よれば、第２の形状を有する形状記憶層をガラス転移温
度以上成形温度以下に昇温させることにより、形状記憶
層単体で自発的に予め記憶された１次形状を回復するこ
とができるので、樹脂層からの影響を殆ど受けることな
く確実にピットを消去することができるとともに、経年
変化による情報の消去特性の悪化を最小限に止め、安定
した書き換え記録特性を実現する信頼性の高い光記録媒
体を実現することができる。また安価でユーザが自由に
データを書き換えることができ、かつCDプレーヤとの互
換性の可能性のある光ディスク記録媒体を提供すること
ができるので、光ディスク記録を民生用に広く普及させ
ることが可能になるという効果が得られ、産業上大きく
貢献するものである。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、第１の波長を有する第１の光を透
過するとともに、第２の波長を有する第２の光を吸収す
る特性を有し、第２の光による局所的な加熱により局所
的に膨張する樹脂層と、前記第１の光を吸収する特性を
有し、ガラス転移温度より高い成形温度で成形された際
の第１の形状を予め形状記憶しており、前記成形温度よ
り低い温度で力を加えて変形させて冷却するとその変形
を第２の形状として保持し、前記第２の形状を保持した
状態で前記ガラス転移温度以上前記成形温度以下に昇温
させると前記第１の形状に自発的に形状回復する形状記
憶層と、入射してきた光を反射する反射層と、保護層と
を順に積層したことを特徴とする光記録媒体
【請求項２】樹脂層と形状記憶層とにそれぞれ波長の異
なる光を吸収する色素を含有させたことを特徴とする請
求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】予め溝を形成した基板を用いる請求項１記
載の光記録媒体。
【請求項４】記録時、再生時および消去時のレーザ照射
を基板側より行なう請求項１記載の光記録媒体。