JP3859458B2 - 光情報記録媒体 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、情報を記録又は再生する光情報記録媒体に関し、特に、環境変化による反りを抑制できる光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１に、光情報記録媒体の構成を示す断面模式図を示す。図８に、従来の光情報記録媒体の平面図（ａ）及び側面図（ｂ）を示す。
従来、光情報記録媒体１０は図１に示すように、ポリカーボネート等からなる円盤状の基盤２０上に、スパッタ等により、誘電体膜４１，４３（窒化シリコン等）、記録膜４２（ＴｂＦｅＣｏ等）、反射膜４４（Ａｌ等）等の薄膜からなる単層または多層の薄膜層４０が形成されている。また、これら薄膜層４０上に樹脂膜等による薄膜保護膜５０が形成され、基板２０の光入射面側の表面上には樹脂等からなる基板保護膜３０が形成されている。
【０００３】
これらの層のそれぞれの厚さは、基板２０が約１．２[ｍｍ]、スパッタ等で形成される単層あるいは多層薄膜層４０の厚さは１０〜３００[ｎｍ]、薄膜保護膜５０の厚さが１〜３０[μｍ]、基板保護膜３０の厚さが０．１〜３０[μｍ]であり、媒体の全厚のほとんどがポリカーボネート基板２０によって占められている。
【０００４】
このため光情報記録媒体の剛性は、そのほとんどが、ポリカーボネート基板２０に依存しており、ポリカーボネート基板２０が十分に厚いため、環境変化（温湿度変化）による変形は非常に小さく、各層に発生する応力や曲げモーメントのバランスは考慮する必要がなかった。
【０００５】
ところが、近年光情報記録媒体の高密度記録再生の高密度化が求められ、高密度化のためにビームスポットを小径化するための対物レンズの高ＮＡ化と基板の薄型化が図られる傾向にある。特に、基板厚さとしては、従来の１．２ｍｍ厚から、０．６ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚へと半分もしくはそれ以下へと薄くなる傾向がある。基板が薄くなると、当然、光情報記録媒体１０の剛性は低下する。
【０００６】
このように剛性が低下すると、環境変化(温湿度変化)によって、光情報記録媒体１０を形成している各層に発生する応力による変形が大きくなり、情報の記録再生が困難になるという問題が生じる。
したがって、透明基板２０が薄くなり剛性が低下した場合においても、できるだけ基板の変形を抑制し、対環境性能の高い光情報記録媒体を提供することが求められている。
【０００７】
光情報記録媒体の変形を制御する方法として、特開平４−１９５７４５号公報には基板の裏面（薄膜層の形成されていない側の面）に反り防止用の誘電体膜を設ける手法が提案されている。
図５に、この従来の光情報記録媒体の構成をを示す断面図を示す。なお、図５において図１と同一部分については同一符号を付している。図５に示すように、ここではポリカーボネート基板２０の光入射側に誘電体層６０を設けて、透明基板２０の両側に位置する薄膜層４０と誘電体層６０との膨張率を同等にすることで、光情報記録媒体を透明基板２０に対して対称構造として、これにより光情報記録媒体の反りを防止できるようにしている。
【０００８】
また、特開平１１−１６２１１号公報には、図１と同じ構成で基板の剛性よりも高い剛性の基板保護膜を形成することにより、環境変化時の変形を低減させた光情報記録媒体が記載されている。
【０００９】
また、特開平４−３６４２４８号公報には、湿度変化による反りを防止することを目的とした情報記録媒体が記載されている。図６に、この特開平４−３６４２４８号公報に記載された情報記録媒体の構成の断面図を示す。
この記録媒体は薄膜保護膜５０、薄膜層４０、基板２０、基板保護膜（誘電体層）３０を備え、さらに湿度変化による反りを防止するために、基板２０と基板保護膜３０との間に、ＳｉＯ2やＡｌＮからなる透湿防止膜７０を設けたものである。なお、図６においては同一部分については同一符号を付している。
【００１０】
さらに、特開２０００−３１１３８１号公報には図１に示すような薄膜保護膜５０、薄膜層４０、基板２０、基板保護膜３０を有する光情報記録媒体において、薄膜保護膜５０よりも小さな透湿度を有する基板保護膜３０を形成することにより、湿度変化による反りを小さくした光情報記録媒体が記載されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４‐１９５７４５号公報に記載の記録媒体も、特開平４‐３６４２４８号公報に記載の記録媒体も、基板の光入射側にスパッタ等により誘電体層（６０，３０）を設ける必要があるため、生産において、基板に対して一方側の面に薄膜層４０を形成した後、その基板をひっくり返して反対側の面に誘電体層（６０，３０）を形成する必要があり、工程が複雑化すると共に生産設備の高価格化を招き、コストアップに繋がるという問題がある。
【００１２】
また、特開平１１−１６２１１号公報に記載の方法においても、基板保護膜として、プラズマＣＶＤ等によりＳｉＯ2を基板上に形成する必要があるので、特開平４−１９５７４５号公報と同様の問題がある。
さらに、特開平４−３６４２４８号公報の記載の手法においても基板光入射側にスパッタ等により、AｌＮやＳｉＯ2を設ける必要があるため、特開平４−１９５７４５号公報と同様の理由により問題がある。
【００１３】
また、特開２０００−３１１３８１号公報に記載の手法では、アクリル系、ポリオレフィン系、ポリカーボネート等の透明樹脂からなる基板２０を使用する場合、湿度変化時に、ほとんどの場合基板２０以上に湿度膨張する樹脂などで作られた薄膜保護膜５０が存在するため、変形する現象を完全には防止できないという問題がある。
【００１４】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、湿度変化時に伴う変形（反り）をより効果的に抑制できる光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂のいずれかの樹脂からなる透明基板と、透明基板の一方の表面上に形成された薄膜層と、薄膜層の上に形成された紫外線硬化樹脂からなる薄膜保護膜と、前記透明基板の他方の表面上に形成された紫外線硬化樹脂からなる基板保護膜とを備えた光情報記録媒体であって、前記薄膜層が、誘電体膜、記録膜及び反射膜の少なくとも一つの層からなる単層膜又は多層膜であり、基板保護膜の湿度膨張係数が、薄膜保護膜の湿度膨張係数よりも大きいことを特徴とする光情報記録媒体を提供するものである。
【００１６】
これによれば、湿度変化時における変形（反り）をより効果的に抑制できる。ここで、基板保護膜は、１．６×１０-5（１／％）以上の湿度膨張係数を有するものを利用することができる。
【００１７】
また、温度による膨張を考慮すると、前記基板保護膜の線膨張係数を、前記透明基板の線膨張係数と同等かあるいはより小さくすることが好ましい。
さらに、前記基板保護膜を、透明基板より高い硬度を有するようにすること、透明基板より高い導電性を有するようにすること、短波長領域において８０％以上の透過率を有するようにすることの、いずれかあるいはすべてを満たすようにしてもよい。ここで短波長領域とは４０５ｎｍ近辺の波長を意味する。
【００１９】
この発明において、湿度膨張係数とは、温度一定（２５℃）時に、対象物周辺の相対湿度が上昇した場合の単位長あたりの伸び量を、湿度１％あたりの湿度膨張率に換算したものである。
前記透明基板の材料は、たとえばポリカーボネートまたはポリオレフィンを用いることができる。また、媒体の反りを効果的に防止するために、前記基板保護膜及び薄膜保護膜は、前記した湿度膨張係数の関係を満たすような材料で形成されるが、たとえば紫外線（ＵＶ）硬化樹脂、特に、ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、またはポリエーテルアクリレートなどを主成分とする紫外線硬化樹脂で形成することができる。
また、基板保護膜の材質としては、湿度膨張係数をできるだけ大きなものを用いるという観点からは、親水性に富んだ成分を多く含むものが好ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
この発明で対象となる光情報記録媒体は、図１に示すものとほぼ同様の外観構成を有する。
【００２１】
たとえば、ポリカーボネート、アクリル系やポリオレフィン系等の樹脂からなる透明基板２０上に、スパッタ等により、第１、第２誘電体膜４１，４３（窒化シリコン等）、記録膜４２（ＴｂＦｅＣｏ等）、反射膜４４（Ａｌ等）等の薄膜からなる単層、又は多層の薄膜層４０を形成し、さらに該薄膜層４０の上に樹脂を主成分とする薄膜保護膜５０を形成し、該透明基板２０の反対の面上に透明基板２０を保護するために樹脂を主成分とする基板保護膜３０が形成されたものである。
ここで、透明基板２０の厚さは０．５ｍｍ、薄膜層４０の厚さは４８ｎｍ、薄膜保護膜５０の厚さは１５μｍ、基板保護膜３０の厚さは５μｍ程度とする。
【００２２】
このように各層は異なる材質であり、膜厚も異なるので、各層の物性値である湿度膨張係数が異なり、湿度変化時に各層に発生する応力も異なる。図１の構成の場合、一般的には基板保護膜３０、及び薄膜保護膜５０の湿度膨張係数は、透明基板２０や単層、又は多層の薄膜層４０のそれに比較して大きく、透明基板２０や単層、又は多層の薄膜層４０の基板半径方向への膨張は、その他の各層に比較して非常に小さくなる。
【００２３】
このため、湿度変化時の変形の原因は、基板保護膜３０と薄膜保護膜５０の膨張率と各膜厚が支配的になり易い。また、基板保護膜３０は、光入射面側にあることから、レーザの透過性や膜厚分布等にも様々な制約を受けるので、薄膜保護膜５０より薄く形成される。
一般的に、湿度が上昇した場合、両表面の膜の材料が同じであれば膜厚が厚い方が薄いものよりも発生する応力が大きいので、膜厚が薄い膜が形成された面側に反りが生じる。
【００２４】
したがって、この発明では、基板保護膜３０が薄膜保護膜５０よりも薄いので、図２のように湿度変化時において、光情報記録媒体１０は、その半径方向に垂直であり、媒体の厚さ方向の基板保護膜３０の形成面側に反りが生じやすい。
図２において、左側方向に反るときの反り角（θ）を正（＋）の方向とすると、この場合は、反り角が負の方向となるように反りが生じることになる。
【００２５】
そこで、この負の方向への反りを抑制するために、この発明では、膜厚の薄い基板保護膜３０の湿度膨張係数を、薄膜保護膜５０の湿度膨張係数よりも大きくなるように、両保護膜を形成する。たとえば、薄膜保護膜５０の湿度膨張係数を１．６×１０-5［１／％］程度とした場合、基板保護膜３０の湿度膨張係数は、これ以上の数値を持つものを採用すればよい。
これによれば、湿度変化時に薄膜保護膜５０が透明基板２０に与える曲げモーメントと基板保護膜３０が透明基板２０に与える逆向きの曲げモーメントとを釣り合わすことが可能となる。
【００２６】
ところで、基板保護膜３０の線膨張係数が透明基板２０のそれよりも大きい場合は、温度変化時において、基板保護膜３０が無い時に比較して、湿度変化時と反対方向（反り角が正の場合）に反りが生じ易い。
この点を考慮すれば、基板保護膜３０の線膨張係数は、透明基板２０の線膨張係数と同等であるか、またはより小さいことが好ましい。たとえば、透明基板２０の線膨張係数を６．６×１０-5［１／℃］とした場合、基板保護膜３０の線膨張係数を６．３×１０-5［１／℃］程度とすればよい。
【００２７】
また、基板保護膜３０本来の役割を果たすのに必要な条件でもあるが、表面に傷がつくのを防止するために基板保護膜３０の硬度を透明基板２０よりも高くすることが好ましい。
また、粉塵等のゴミの付着を防止するために、基板保護膜３０は、透明基板２０よりも導電性が高いことが好ましい。
さらに、高密度記録をする場合、主として短波長レーザが用いられるが、高密度記録の十分な信頼性を確保するために、波長４０５ｎｍ程度の短波長レーザの領域において、高い透過率（たとえば８０％程度）を有する基板保護膜３０を利用することが好ましい。
【００２８】
したがって、温度変化による反りに悪影響を与えることなく、湿度変化時の反りを抑制するためには、基板保護膜３０の湿度膨張係数を薄膜保護膜５０の湿度膨張係数よりも大きくした上で、さらに基板保護膜３０の線膨張係数、硬度、導電性及び短波長領域での透過率の条件を満たすことが好ましい。
【００２９】
次に、この発明の光情報記録媒体の一実施例について説明する。
この発明の一実施例の光情報記録媒体として、前記したように図１に示すのと同様な層構造を持つものを作製した。すなわち、光の照射方向から見て、基板保護膜３０、透明基板２０、薄膜層４０（誘電体膜４１、記録膜４２、誘電体膜４３、反射膜４４）、及び薄膜保護膜５０の順に積層された媒体を作製した。
比較のために、基板保護膜３０を用いない媒体１と、基板保護膜３０を形成したこの発明の一実施例である媒体２とを作製した。
図７に、両媒体の構成部材の材質と厚さを示す。
【００３０】
ここで、薄膜保護膜５０には、樹脂の中でも、比較的湿度膨張係数が小さく、湿度変化による反り角の変化量も小さいと考えられる、膜厚１５μｍ程度のＵＶ硬化樹脂を用いた。透明基板２０には、厚さ０．５ｍｍ程度のポリオレフィン系樹脂を用いた。また、薄膜層４０は、前記したように多層膜でも形成できるが、反りの原因として、誘電体膜４１、４３が最も影響が大きいので、この実施例では、膜厚４８ｎｍ程度のＡｌＮからなる単層膜を用いた。
【００３１】
媒体１及び２の薄膜保護膜５０はどちらも同じ材質のＵＶ硬化樹脂１を用いた。媒体２の基板保護膜３０は、薄膜保護膜５０とその湿度膨張係数が異なるＵＶ硬化樹脂２を用いた。特に前記したように、基板保護膜３０の湿度膨張係数は、薄膜保護膜５０よりも大きくした方がよいので、ここでは、薄膜保護膜５０のＵＶ硬化樹脂１の湿度膨張係数は１．６×１０-5［１／％］であり、基板保護膜３０のＵＶ硬化樹脂２の湿度膨張係数は２．５×１０-5［１／％］とする。
【００３２】
さらに、透明基板２０であるポリオレフィン系樹脂の線膨張係数は６．６×１０-5［１／℃］とし、基板保護膜３０であるＵＶ硬化樹脂２の線膨張係数は透明基板２０よりもわずかに小さい６．３×１０-5［１／℃］とする。
また、媒体１，２のどちらも、内径を７ｍｍ、外径を５０ｍｍとした円形媒体を用いた。
【００３３】
図３に、この２つの媒体について、主として湿度変化に対する反り角（θ）の経時変化を比較したグラフを示す。
これは、温度及び湿度を、（２３℃、５０％）から（３８℃、９０％）まで変化したときのグラフである。また、測定した反り角（θ）は、媒体の外周部、すなわち中心から半径（ｒ＝）２２ｍｍの位置におけるものである。このグラフにおいて、黒丸は、この発明の媒体２の反り角（θ）の実測値であり、白丸は媒体１の反り角（θ）の実測値である。また実線は温度、破線は湿度である。
【００３４】
図３によれば、この発明の媒体２では、湿度が変化しても反り角の変化はほとんどないが、基板保護膜３０のない媒体１は、湿度が大きく上昇すると、反り角も大きく変化していることがわかる。この媒体１の反り角の変化量Δθ１は約４［ｍｒａｄ］であるのに対し、この発明の媒体２の反り角の変化量Δθ２はほぼ０に等しく、高々０．５［ｍｒａｄ］である。
すなわち、図３より、湿度膨張係数の大きな基板保護膜３０を形成した方が、全く形成しない場合よりも、反りを抑制できることがわかる。
【００３５】
図４に、この２つの媒体について、主として、温度変化に対する反り角（θ）の経時変化を比較したグラフを示す。
これは、温度及び湿度を、（２３℃、４５％）から（６５℃、２５％）まで変化したときのグラフである。また、反り角（θ）の測定部位は、図３と同じである。
【００３６】
図４によれば、大きく温度が変化した場合でも、反り角（θ）の変化量は、どちらの媒体でもほとんど差がないことがわかる。
このように反り角（θ）の変化量にほとんど差がないことは、基板保護膜３０と透明基板２０の線膨張係数を同等とした場合でも、同じである。
すなわち、この発明の媒体２では、線膨張係数が、透明基板２０と同等かあるいは小さい基板保護膜３０を用いているので、温度変化によって反りを悪化させることはないことがわかる。
【００３７】
以上の結果より、この発明では、薄膜保護膜の湿度膨張係数より大きな湿度膨張係数を有し、さらに透明基板と同等であるかより小さい線膨張係数を有する基板保護膜を透明基板上に形成しているので、温度変化による反り角の変化を悪化させることなしに、湿度変化時における反り角を小さくすることができることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
（１）光情報記録媒体の透明基板上に、薄膜保護膜より大きな湿度膨張係数を持つ基板保護膜を形成しているので、湿度変化時における反りを抑制でき、記録再生の信頼性を高めることができる。
（２）基板保護膜の線膨張係数を、透明基板の線膨張係数と同等かそれより小さくしているので、温度変化時における反りを悪化させることなく、湿度変化時における反りを抑制でき、記録再生の信頼性を高めることができる。
（３）透明基板の硬度より高い硬度を有する基板保護膜を設けることにより、基板表面に傷が入り難くなり、記録再生の信頼性を高めることができる。
（４）透明基板の導電率より高い導電率を有する基板保護膜を設けることにより、粉塵等のゴミが付着し難くなり、記録再生の信頼性を高めることができる。
（５）短波長領域における透過率が高い基板保護膜を設けることにより、信号の記録再生時に青色レーザ等の短波長レーザが使用可能となり、信頼性の高い高密度記録ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の光情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図２】光情報記録媒体の変形状態の説明図である。
【図３】２つの媒体の湿度変化時における反り角の経時変化の比較図である。
【図４】２つの媒体の温度変化時における反り角の経時変化の比較図である。
【図５】従来の光情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図６】従来の光情報記録媒体の構成を示す断面図である。
【図７】２つの媒体の構成部材の材質と厚さの比較図である。
【図８】従来の光情報記録媒体の平面図及び側面図である。
【符号の説明】
１０：光情報記録媒体
２０：基板
３０：基板保護膜
４０：薄膜層
４１：第１誘電体膜
４２：記録膜
４３：第２誘電体膜
４４：反射膜
５０：薄膜保護膜
６０：誘電体膜
７０：透湿防止膜

Claims (5)

  1. ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂のいずれかの樹脂からなる透明基板と、透明基板の一方の表面上に形成された薄膜層と、薄膜層の上に形成された紫外線硬化樹脂からなる薄膜保護膜と、前記透明基板の他方の表面上に形成された紫外線硬化樹脂からなる基板保護膜とを備えた光情報記録媒体であって、前記薄膜層が、誘電体膜、記録膜及び反射膜の少なくとも一つの層からなる単層膜又は多層膜であり、基板保護膜の湿度膨張係数が、薄膜保護膜の湿度膨張係数よりも大きいことを特徴とする光情報記録媒体。
  2. 前記基板保護膜の線膨張係数が、前記透明基板の線膨張係数と同等かあるいはより小さいことを特徴とする請求項１の光情報記録媒体。
  3. 前記基板保護膜が、前記透明基板より高い硬度を有することを特徴とする請求項１の光情報記録媒体。
  4. 前記基板保護膜が、前記透明基板より高い導電性を有することを特徴とする請求項１の光情報記録媒体。
  5. 前記基板保護膜が、短波長領域において８０％以上の透過率を有することを特徴とする請求項１の光情報記録媒体。
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