JPH03219444A - 光ディスクの製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザー光を用いて記録、再生成いは消去を
行う光記録において、特にディスクの高信頼化にとって
有用な光ディスクの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

近年の高度情報化社会の進展に伴ない、高密度大容量の
ファイルメモーへのニーズが高まっている。これに応え
るものとして、光記録が注目されており、再生専用型の
コンパクトディスクやレーザーディスクにつづき、１回
だけ記録ができる追記型が実用化された。さらに置き換
え型光ディスクとして光磁気記録媒体が多くの企業から
製品化された。現在では、この光磁気記録のさらなる高
性能化及び高信頼化について検討が進められている。特
に、光記録媒体は一般に腐食を受は易いので、外部環境
から保護することが重要である。

（４） その場合、記録媒体表面に紫外線硬化型樹脂層を形成す
ることにより信頼性を確保することが行なわれていた。

これに関する公知な例として、実開昭６１−１５３１２
９をあげることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の高度情報化社会を反映した高密度、大容量のファ
イルメモリーへのニーズが高まっており、これに応える
メモリーとして光記録がある。現在では、再生専用型の
コンパクトディスクやＣＤＲＯＭにはじまり、１度だけ
記録できる追記型につづいて何回も書換えができる光磁
気ディスクがそれぞれ製品化された。最近では、これら
ディスクの高性能化、高信頼化について検討がなされて
いる。

ところで、これら光ディスクの製造において、基板上に
光記録媒体を形成したディスク単板２枚をそれぞれ貼合
せて１枚のディスクとして用いていた。その場合、貼合
せに用いる接着剤は腐食性の強いものが多く、貼合せる
前に光記録媒体を保護しておく必要がある。また、浮上
磁気ヘッド等を用いた磁界変調記録を行う場合、ヘッド
クラツシ（５） ユ等から記録媒体を保護するために媒体表面にオーバー
コート層を形成する必要があった。これら樹脂は、鉛筆
硬度で４Ｈ以上の高硬度が要求される。しかし、これら
高硬度の樹脂は、硬化時の収縮（硬化収縮）が大きく光
記録媒体に大きな内部応力が働らき時間の経過と共に記
録媒体が基板から剥離したり、光記録媒体にクラックを
生じたりし、光ディスクの信頼性の低下をきたす場合が
あり、問題となっていた。

本発明の目的は、光記録媒体表面に樹脂層を形成する場
合、樹脂層から光記録媒体に生じる応力を除去すること
により、高信頼性光ディスクを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の問題を解決するために、樹脂の硬化収縮が小さく
、記録媒体に及ぼすストレスがフリー状態である樹脂層
を形成した後に、高硬度であるが硬化収縮の大きい樹脂
層を形成した。これは、第１層目のゴムのような硬度の
低い硬化収縮が小さくストレスフリーの樹脂層が、その
上部に形成しく６） た樹脂の硬化により生じた内部応力を吸収する。

そのため、光記録媒体には内部応力はかからず、媒体が
基板から剥離したり、媒体にクラックを生じたりしない
ので、光ディスクの信頼性は著しく高くなる。ところで
、このような目的に用いる樹脂には、紫外線硬化型樹脂
が好適で、これらはアクリル系樹脂やエポキシ系の樹脂
がその主体となる。これら樹脂中に、水酸基、カルボキ
シル基やカルボニル基等に代表される吸着性の官能基を
分子中に有する接着促進剤を添加すると光記録媒体との
接着強度が増し、さらに信頼性が向上する。

この光記録媒体に加わる内部応力による媒体剥離やクラ
ックを低減するには先のように二層の樹脂層とする以外
に、樹脂層形成時に、硬化収縮は小さいが硬度が低い樹
脂層と逆に硬化収縮が大きくかつ硬度の高い樹脂層とを
未硬化か或いは半硬化時に互いの層間で相互拡散させる
ことにより樹脂の膜厚方向に内部応力の勾配を設けても
良い。

また、硬化収縮が小さくかつ硬度の低い樹脂は、大気中
で紫外線により露光すると表面硬化性が悪（７） く、十分に硬化していない。このような状態で、この上
に二層目の樹脂を塗布し、硬化させると樹脂層の界面の
接着性、特に上層に内部応力の大きな樹脂層を用いた場
合でも樹脂同志の接着性は十分に確保される。

以上のような構造の樹脂層に対して別の角度からみると
膜厚方向に内部応力の勾配が生じており、本発明の目的
を達成するには、記録媒体表面で内部応力フリー状態と
することが重要である。この内部応力の勾配と同時に樹
脂の膜厚方向に硬度の勾配を設け、樹脂最表面で最も高
い硬度を有していなければならず、その値も鋭筆硬度３
Ｈ〜４Ｈ以上が望ましい。

さらに、このような内部応力、硬度、硬化収縮率等の分
布を持たせるには、樹脂モノマー中に有する重合反応に
関与する官能基、例えばアクリル基、カルボニル基或い
はアミノ基等の数を制御すれば良い。さらに、磁界変調
記録においてこれら樹脂層形成の効果を増大させるため
、Ａ　Ｑ　２０８゜ＢＮ、５ｉａＮ４．ＣｒｚＯａ　、
ＳｉＯ２，ＳｉＣ。

（８） ＷＣ，ＭｏＣ等の高硬度を有する物質をフィラーとして
樹脂中に混入させても良い。これらの材料を添加するこ
とにより樹脂単体では十分な硬度が得られなかった樹脂
材料も実用材料として用いることができる。このフィラ
ーの濃度は、樹脂表面で最も高くなるようにし、光記録
媒体表面に向うほどその濃度を低くすることが有効であ
る。すなわち、磁気ヘッド等がディスクに衝突した時、
フィラー濃度が高いと、衝撃力がフィラーにより伝播さ
れ光記録媒体を傷つけることがある。しかし、上述のよ
うにフィラーの濃度勾配を設けることにより、媒体表面
近くの樹脂が緩衝層となり、この問題を解決できる。ま
た、吸水率や透水係数の分布を持たせることにより、外
部環境中の水や酸素の拡散が樹脂の存在により抑制され
る。そのため、媒体の信頼性はこの面からも著しく向上
させることができる。

〔作用〕

本発明により、光記録媒体表面に膜厚方向に、内部応力
、硬度、硬化収縮率の分布を持たせるよ（９） うに樹脂層を形成した。このことにより、機械的保護性
能を確保しつつ、樹脂層が記録媒体に及ぼす応力が低減
できるので、応力による媒体の基板からの剥離や媒体の
クラック等を防止できる。これは、媒体近傍の樹脂層が
それより上部の樹脂層により生じる応力を吸収してしま
うからである。

また、膜厚方向に吸水率もしくは透水係数を制御するこ
とにより、光記録媒体に達する水や酸素量を低減でき、
ディスクの信頼性を向上させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細を、実施例１〜５を用いて説明する
。

（実施例１） 第１図に本発明の実施例により作製した光ディスクの断
面構造を示す。

ディスクの作製は、以下に述べる手法により行なった。

まず、カラスやプラスチック等の基板１上に、４層構造
を有する光記録媒体２を形成した。

ディスク構造は、基板／ＳｉＮｘ　（８５ｎｍ）／（１
０） ＴｂＦｅＣｏＮｂ　（３０ｎｍ）　　／Ｓ　ｉ　Ｎｘ　
　（２０ｎｍ）　　／Ａｕ９ｏＴｉｔｏ　（５０ｎｍ）
なる光磁気ディスクで、作製は連続スパッタ法により行
なった。ここで５ｉＮｘｌｉＳｉ８Ｎ４をターゲットに
して作製した。

ひきつづき、樹脂層Ｉ３をスピン塗布し、それに大気中
で１５秒間水銀ランプを光源として照射した。塗布は、
最初液状の紫外線硬化樹脂を滴下しておき、このディス
クを最初はゆっくり回転し、やがて回転数を上げてゆき
、最終的に１２０゜ｒｐｍに２１分間ふり切った。そし
て、水銀ランプ（ＩＫＷ）を光源として１５秒間ディス
クに照射した。その時に、光源のムラが樹脂の硬化に反
映しないように、基板もしくは光源を移動させた。

樹脂層重に用いた樹脂は、化学構造式の１例を次に示す
ように、 ＣＨ２＝ＣＨ−（ＣＨ２）２２−ＣＨ＝ＣＨ＝ＣＨ２Ｈ モノマー両端にアクリル基を１つづつ有している。

これに接着助剤として以下に示す化学構造を有する物質
を５〜１５ａｔ％程度添加しても良い。

（１１） ＣＨ２＝・Ｃ−ＯＣＨ２−ＣＨ−ＯＨ ＣＨａ　　　　　　　　　ＣＨ２ＣＨｓこのようなモノ
マーを先の条件にて硬化させると表面は粘着性を有して
おり半硬炭化状態であることがわかる。

つづいて、樹脂層■４を同じくスピン塗布した。

塗布方法は先の樹脂層Ｉ３の場合と同様である。

モノマーの化学構造式を以下に示す。

このモノマーを窒素やＡｒ等の不活性ガス雰囲気もしく
は真空中で紫外光を１分間照射し樹脂を完全に硬化させ
た。

上記２層の樹脂の鉛筆硬度は、樹脂層■が４Ｂ。

樹脂層■が４Ｈであった。また、内部応力は、樹脂層Ｉ
がフリー、樹脂層■がｌＸｌ０”Ｎ／ａ（であった。硬
化収縮率は、樹脂層■が１％以下、樹脂層■が９％であ
った。また、吸水率は、樹脂層Ｉは１％、樹脂層■は０
．１％以下であった。こ（１２） のように、樹脂の膜厚方向に内部応力、硬度、硬化収縮
率及び吸水率に分布を持たせた。

そして、樹脂層■及び樹脂層■をそれぞれ単層に形成し
たディスクと本実施例やディスクを比較した。８０℃−
９５％ＲＨ中にディスクを放置しておくと２０００時間
放置後、樹脂層■のみを形成したディスクは、光記録媒
体が基板から剥離した。また樹脂層Ｉのみのディスクで
は、ディスクの内周及び外周付近に多くの孔食が発生し
た。また、各ディスクの表面に機械的にキズをつけるテ
ストでは、樹脂層■のみのディスクに比して樹脂層■の
みのディスクおよび本実施例のディスクで十分高い強度
を有していた。以上の検討より、本発明の実施例による
ディスクは耐食性も機械的強度も十分な性能を有してい
た。

次にこのディスクの動作テストを行なった。テスト条件
は、ディスクの回転数３６００ｒｐｍ、ディスク上の半
径ｒ＝６０ｍｍの位置にて、再生レーザーパワー；２ｍ
Ｗ、記録レーザーパワー：８ｍＷ（パルス幅：５０ｎｓ
）、消去レーザーパワ（１３） 一：１０ｍＷ外部印加磁界：４０００ｅ記録周波数：１
５ＭＨｚ、である。ここで、２枚のディスクを組立てる
のにホットメルト接着剤を用いた。

そして、このディスクをドライブとともに５０℃環境中
で５００時間以上連続運転したがエラー等は生じなかっ
た。また、本実施例で製造したディスクを、−２０℃か
ら６０℃の間でビー１−シユク及びヒートサイクル試験
を行なったが、ディスクは機械的にも電気信号的にも何
ら変化はみられなかった。

（実施例２） 本実施例では、実施例１で作製したディスクを２枚貼り
合せずに、樹脂層のみを形成しただけで、浮上磁気ヘッ
ドを用いた磁界変調記録を行なった。

３６００ｒｐｍにて記録、再生消去を行なったところ、
樹脂層Ｉのみのディスクでは、摩擦係数が大きく磁気ヘ
ッドの浮上距離が一定ではなく記録。

再生成いは消去のエラーを生じる場合があった。

一方、樹脂層■のみのディスクでは、磁気ヘッドとディ
スクの衝突によりクラックや剥離が発生しく１４） た。これに対し、本発明の構造を有するディスクでは、
３６００ｒｐｍで５００時間以上連続的に回転させて使
用してもエラーなく使用することができた。この時の条
件は、記録レーザーパワー：８ｍＷ、スイッチング磁界
±３０００ｅ、消去レーザーパワー：１０ｍＷ、再生レ
ーザーパワー：２ｍ　Ｗ　、記録周波数１０　Ｍ　Ｈｚ
である。

（実施例３） 本実施例では、実施例１における樹脂層■４の形成にお
いて、Ａｇ２Ｏ３の微粉末のフィラーを樹脂材中に０．
１％程度混入し、−昼夜ニーダにてかくはんした後に光
記録媒体を形成したディスク面上に塗布し硬化させた。

その際注意しなければならないのは、ＡＱ２０ｇが自重
により沈降してゆくことにより樹脂層表面にＡＱｚＯ８
が表われないことがあるので、樹脂硬化前にディスクを
裏がえしたり、沈降速度を低下するために樹脂液の粘度
を上げたり工夫しなければならない。このようにして、
フィラー濃度が樹脂層の膜厚方向に分布を持つように樹
脂層を形成した。これにより、児か（１５） け上樹脂硬度が高くなり、かつ光記録媒体表面近傍での
硬度は低いので、樹脂の膜厚方向にかかる力の緩衝層と
しての役割も有していた。また、やや硬度の低い樹脂で
も、フィラーを混入させることにより、樹脂自身が有す
る硬度を増大させることもできる。その時の樹脂層の厚
さは１５〜２０μｍであった。この効果は、Ａｎ２０ｇ
の他にＳｊ、Ｃ。

ＷＣ，ＭｏＣ，ＢＮ、或いはＳｉｓ’Ｎ４等を用いても
同様である。

このディスクを用いて、３６００ｒｐｍなる回転数でデ
ィスクを記録、再生成いは消去を行なってもエラーは生
じなかった。その時の記録位置は、ディスク上の半径ｒ
　”’　６０　ｍｍで、レーザーパワーは記録パワー：
８ｍＷ、消去パワー：１０ｍＷそして再生パワー：２ｍ
Ｗとした。また、このディスクを用いて５００時間以上
にわたって記録／再生／消去を繰返したがエラーは生じ
なかった。

（実施例４） 本実施例は、実施例１と同様の手法により樹脂層■３を
案内溝を有するプラスチックまたはガラ（１６） スの基板１上に光記録媒体２を形成したディスク上に形
成し、その後に未硬化の樹脂層■をディスク面上に数滴
滴下し、透明のガラス板をおしあて、それと同時に紫外
線を照射し樹脂を硬化させた。

このディスクを８０℃−９５％ＲＨ中に２０００時間以
上放置したが、ディスクや光記録媒体の剥離やクラック
も生じなかった。また、ディスクとディスクドライブを
５０°Ｃ環境中に放置し、実施例１と同様の条件により
記録、消去或いは再生したところ、５００時間以上エラ
ーは生じなかった。

（実施例５） 本実施例により作製した光ディスクの断面構造は第１図
に示すとおりである。光記録媒体の構造は基板／ＳｉＮ
ｘ　（１００ｎｍ）　／ＧｅＴｅ５ｅＣ。

（３０ｎｍ）／　Ｓ　ｉ　Ｎ　ｘ（５０ｎｍ）／Ａ　Ｑ
ａａＴ　１１ｓ（５０ｎ　ｍ）の相変化を利用した光デ
ィスクである。この表面に実施例１と同様の手法により
樹脂層■３及び樹脂層■４を作製した。このディスクの
記録／再生／消去を繰返したところ、５Ｘ１０’回以上
の組返しに対してもＣ／Ｎの変化はなかつ（１７） た。これに対して樹脂層なし、もしくは樹脂層■のみで
はＩ　Ｘ　１０５回２３ｄＢ、３Ｘ１０５回２５、：］
、ＢＣ／Ｎが低下した。特にノイズレベルの上昇が大き
く顕微鏡観察の結果、媒体の変形が主原因であったが、
本実施例のような構造の樹脂層を設けることにより、記
録媒体の変形力がこの樹脂層に吸収されるため、繰返し
記録・再生・消去特性が向上した。このように、本発明
は光記録媒体に加わる応力の低減以外に光記録媒体の変
形の力に対する応力の低減にも効果があった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基板上に形成した光記録媒体表面上で
は硬化収縮が小さく、内部応力が小さく、硬度が低くか
つ硬化収縮が小さかった。そして、樹脂表面へ向うほど
硬度を上げていくと、それに伴ない表面層は硬化収縮が
大きくなりかつ内部応力が増すが、先の媒体表面上の層
がそれらの力をすべて吸収するので、光記録媒体に作用
する応力はほとんど無くなる。そのため、基板からの媒
体剥離や媒体のクラック等を生じることがなく、デ（１
８） イスクの信頼性が向上した。また、それに伴ない吸水率
や透水係数も膜表面へ向うほど小さくなっており、樹脂
層中への水分の浸透もほとんどない。

その為、耐環境性も大きく向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例によって製造した光ディスクの
断面模式図である。 １・・・基板、２・・・光記録媒体、３・・樹脂層■、
４・（１９） 甜化屑工

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザー光を用いて記録、再生成いは消去を行う光
   ディスクの製造法において、基板上に形成した光記録媒
   体表面に樹脂層を形成するのに、樹脂層の膜厚方向に樹
   脂の硬化収縮率に分布を持たせたことを特徴とする光デ
   ィスクの製造法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の樹脂の硬化収縮率の分
   布を持たせるのに、光記録媒体表面に第１層目の樹脂層
   を形成した後に、この樹脂と硬化収縮率の異なる樹脂層
   をその上に形成したことを特徴とする光ディスクの製造
   法。 ３、特許請求の範囲第１項及び第２項のいずれかに記載
   の樹脂層において、樹脂層の膜厚方向に内部応力の分布
   を持たせ、かつ光記録媒体表面ではその内部応力が１０
   ＾６ｄｙｎ／ｃｍ＾２以下であることを特徴とする光デ
   ィスクの製造法。 ４、特許請求の範囲第１項から第３項のいずれかに記載
   の光記録媒体表面に形成する樹脂層に用いる材料として
   、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂或いは紫外線硬化型樹脂
   を用い、さらに優位にはこれら樹脂がアクリル系樹脂、
   エポキシ系樹脂の内より選ばれる少なくとも１種類の材
   料を用いたことを特徴とする光ディスクの製造法。 ５、特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
   の樹脂層において、樹脂層の膜厚方向に樹脂の硬度の分
   布を持たせたことを特徴とする光ディスクの製造法。 ６、特許請求の範囲第１項から第３項及び第５項のいず
   れかに記載の樹脂層の膜厚分布を持たせるに、樹脂硬化
   に際し１つのモノマーが有している重合反応に関与する
   官能基の数を変えて行なつたことを特徴とする光ディス
   クの製造法。 ７、特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載
   の光記録媒体表面に形成する樹脂層により、各々ディス
   ク基板上に形成した記録媒体面同士が向き合うように貼
   り合せたことを特徴とする光ディスクの製造法。 ８、特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載
   の樹脂層を光記録媒体表面に有するディスクにより、磁
   界変調記録方式により記録、再生成いは消去を行なつた
   ことを特徴とする光ディスクの製造法。 ９、特許請求の範囲第１項から第８項のいずれかに記載
   の光記録媒体表面に形成する樹脂層において、その膜厚
   方向に吸水率或いは透水係数の分布を持たせ、さらに優
   位には記録媒体表面に近づくほどその値が小さくなるよ
   うに形成したこととを特徴とする光ディスクの製造法。 １０、特許請求の範囲第１項から第９項のいずれかに記
   載の光記録媒体表面に形成する樹脂層において、その樹
   脂中にフィラーを有し、さらに優位には、その物質がＢ
   Ｎ、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｓｉ＿３Ｎ＿４、ＷＣ、ＭｏＣ、
   ＳｉＣ、ＳｉＯ＿２、Ｃｒ＿２Ｏ＿３の内から選ばれる
   少なくとも１種類の物質であることを特徴とする光ディ
   スクの製造法。 １１、特許請求の範囲第１０項記載のフィラーを含む光
   記録媒体表面に形成した樹脂層において、樹脂層の膜厚
   方向にフィラーの濃度の分布を持たせたことを特徴とす
   る光ディスクの製造法。