JPH0724115B2 - 保護膜を有する光学記録部材 - Google Patents

保護膜を有する光学記録部材

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JPH0724115B2
JPH0724115B2 JP58220645A JP22064583A JPH0724115B2 JP H0724115 B2 JPH0724115 B2 JP H0724115B2 JP 58220645 A JP58220645 A JP 58220645A JP 22064583 A JP22064583 A JP 22064583A JP H0724115 B2 JPH0724115 B2 JP H0724115B2
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/241Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material
    • G11B7/252Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers
    • G11B7/254Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material characterised by the selection of the material of layers other than recording layers of protective topcoat layers

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はビデオディスクあるいはデジタルオーディオデ
ィスク等の光学記録部材に係り、保護膜を有し、記録感
度の良好な光学記録部材に関する。
〔発明の背景〕
光学的情報を光学記録部材に記録し、再生する方法とし
ては、例えば第1図に示すように、光学的に透明な基板
1上に光学的記録媒体2が設けられた光学記録部材(以
下、光学的記録媒体を透明基板上に設けた光学記録部材
を、ディスクで総称する)をモータ3により回転し、例
えば半導体レーザ4よりのレーザ光を、例えば拡大レン
ズ5、ハーフミラー6、対物レンズ7を通して、上記記
録媒体2に集光し、ヒートモードにより記録する。通
常、光学的記録媒体2(以下、光学的記録媒体を記録媒
体と略す)は、記録時には記録媒体の相変化、あるいは
穴形成により記録媒体の反射率が変化する。上記のよう
にして記録媒体2に記録された情報を読み出す場合に
は、半導体レーザ4より、記録時よりも微弱なレーザ光
を出し、拡大レンズ5、ハーフミラー6、対物レンズ7
を通し、上記記録媒体2に照射し、この反射光を対物レ
ンズ7、ハーフミラー6、例えば集光レンズ8を通し
て、検出素子9例えばフォトダイオードによって検出
し、記録媒体2上の光学的に記録された情報に基づく光
学的信号を電気信号に変換してその読み出しを行ってい
る。
上記記録媒体としては、TeOx薄膜あるいは、特開昭57−
159692号に示されているような、2層構造をとるものが
提案されている。特開昭57−159692号公報においては、
2層構造に使用する材料として様々な材料を列挙してい
るが、本発明では、光学的記録媒体として好適なSb2Se3
とBiの2層構造を新規に発明したものであり、記録前後
で反射率等の光学的変化が大きく、高信号レベルと高C/
N(信号対ノイズ比)が得られる利点がある。この記録
媒体材料は、記録媒体の膜厚が数百オングストロームと
非常に薄く、また半金属あるいは半導体材料であること
から、酸化し易く、例えば無機物質等からなる保護膜に
より、保護することが必要である。ところが、上記記録
媒体はヒートモードによる記録であるため、記録媒体上
に保護膜を形成すると、記録時に保護膜に熱が逃げるこ
とにより、記録媒体の温度上昇が低下し、実質的な記録
感度が大幅に低下するという欠点を有する。したがっ
て、ディスクの記録感度を向上させるためには、保護膜
の選択が重要なポイントとなる。しかし、上記のSb2Se3
とBiからなる2層構造記録媒体の保護膜は、この記録媒
体自身が新規なものであったため、保護膜の選定につい
ては検討されていなかった。レーザ光を用いてヒートモ
ードで記録する状態は非定常熱伝導状態であるため、コ
ンピュータシミュレーション等の複雑な計算によらなけ
ればならず、簡単に結論を出すことは困難である。一
方、熱伝導率によって保護膜材料を選択することは簡単
な方法ではあるが熱伝導率が定常状態における物質定数
であるため、現実の結果と矛盾したものとなる。そのた
め、保護膜の選択には、種々の材料について個々に実験
しなければならず、非常に時間を要するばかりでなく、
その材料が一番適したものか否かを判定することもでき
なかった。
〔発明の目的〕
本発明は、記録時の温度上昇を非定常状態で考えること
により、保護膜の物質定数と記録感度の低下の関係を定
量的に明確なものとし、簡単な保護膜材料の探索方向を
導くとともに、記録感度低下の少ない光学的記録部材を
提供することを目的としている。
〔発明の概要〕
本発明は、記録感度の低下を定量的に評価するために、
記録感度指数を導入し、さらに、記録時の温度上昇を非
定常状態で考慮するために、保護膜の物質定数として熱
拡散係数aを用い、このaが1×10-3cm2/sec.以下であ
る保護膜を用いることを特徴としている。ここでは、熱
拡散係数aを a=λ/(c×ρ) で表わし、λは熱伝導率、cは比熱、ρは密度である。
〔発明の実施例〕
まず、本発明で、記録感度の低下を定量的に評価するた
めに導入した記録感度指数および、該指数を得るために
使用した実験装置および方法について、第1図および第
2図,第3図を用いて説明する。
第2図には本実験で使用したディスクを示す。1aは、複
数の凹状のグルーブを有するアクリル樹脂よりなる基
板、2a,2bは2層構造からなる光学的記録媒体であり、2
aは厚さ約400ÅのSb2Se3蒸着薄膜、2bは厚さ約300ÅのB
i蒸着薄膜である。13は上記記録媒体上に設けた保護膜
である。第2図に示すようなディスクを第1図に示す実
験装置にセットし、モータ3にて回転数1800r.p.m.で回
転させる。記録時には第2図のようにディススクの凹状
のグルーブにレーザビームを集光し、トラッキングサー
ボ(図示せず)を駆動させ、ディスク1周にわたり、同
一のレーザパワーで記録を行なう。再生時には、記録時
と同様にトラッキングサーボを駆動させながら、記録時
より微弱な0.8mWのレーザパワーで、レーザ光をディス
クに集光させ、その反射光をホトダイオードから成るデ
ィテクタ9にてモニタする。なお、第2図において10は
レーザ光の光束を示すものである。
第3図により本発明で導入した記録感度指数の定義につ
いて説明する。第3図において、横軸は記録時のレーザ
パワー、縦軸は記録後のホトダイオードの出力電圧を記
録前のホトダイオードの出力電圧で除したものを反射率
比として示したものである。なお、記録時のレーザーパ
ワーはディスク面上のパワーであり、以下記録レーザー
パワーと略す。曲線31より、(第3図で)使用したディ
スクは、記録時のレーザパワーを大きくすると反射率が
増大することがわかる。ここで、曲線31は、ディスク基
板上に記録媒体2a,2bを蒸着形成しただけのディスク、
曲線32は同上のディスクに保護膜を形成した後のディス
クの一例を示すものである。第3図より、保護膜形成に
より、1以上の同じ反射率比を得るための記録レーザパ
ワーが増大していることがわかる。これは、反射率比は
記録状態の信号レベルに相当することから、保護膜形成
により記録感度が低下したことにほかならない。ここ
で、本発明者等は、この記録感度の低下を定量的に評価
するために、記録感度指数(以下、感度指数と略す)と
して を導入した。P0は保護膜形成前のディスクにおいて、反
射率比が1.5となる時の記録レーザパワー、P1は保護膜
形成後のディスクにおいて、同様に反射率比1.5を得る
ためのレーザパワーである。この感度指数によれば、保
護膜形成による記録感度低下が全くなければ、感度指数
は100%となり、記録感度が低下し、所用記録レーザパ
ワーが倍増すれば、感度指数は50%となる。したがっ
て、感度指数が大きい程、記録感度の低下が少ないとい
うことになる。
次に、本発明での実施例およびその結果について説明す
る。
実施例1 第2図に示すような凹状のグルーブを有するアクリル樹
脂製の基板を射出成形法で作成し、該基板を真空蒸着槽
内にセットし、1×10-5Torr以下に排気した後、まず、
Sb2Se3材料の入った蒸着ボートに電流を流し、上記基板
を100r.p.mの回転数で回転させながら、Sb2Se3薄膜の蒸
着形成を行った。続いてBi材料の入った蒸着ボートに電
流を流し、同様に基板を回転させながら、Bi薄膜をSb2S
e3薄膜上に形成し、2層構造を有する光学的記録媒体を
持つディスクを得た。ここで、Sb2Se3薄膜の膜厚は約40
0Å、Bi薄膜の膜厚は約300Åであった。
上記ディスクを上述した実験装置にて記録レーザパワー
と反射率比の関係を測定した。
次に、該ディスクに、保護膜としてSiO2を形成した。Si
O2形成には、電子ビーム蒸着法を用いた。SiO2保護膜を
形成したディスクの記録レーザパワーと反射率比の関係
を同様に測定し、記録感度指数43%を得た。一方、SiO2
の熱拡散係数aは、5.6×10-3cm2/secであり、熱伝導率
は11×10-3J/cm.s.k,比熱は0.84J/g.k,密度は2.3g/cm3
である。
実施例2 実施例1と同様に光学的記録媒体を有するディスクを作
成し、記録レーザパワーと反射率比の関係を測定した
後、該ディスク上に紫外線硬化樹脂としてセイカビーム
(商品名:大日精化製)をスピンナーで回転塗布し、紫
外線露光装置で約1分間硬化させ、紫外線硬化保護膜
(以下UV膜と略す)を得た。UV膜を形成したディスクの
記録レーザパワーと反射率比の関係を測定し、記録感度
指数56〜69%を得た。一方、UV膜の熱拡散係数aは0.96
〜1.5×10-3cm2/secであり、熱伝導率は1.7〜2.5×10-3
J/cm.s.k,比熱は1.5J/g.k,密度は1.2g/cm3である。
実施例3 実施例1と同様に光学的記録媒体を有するディスクを作
成し、記録レーザパワーと反射率比の関係を測定した
後、該ディスク上に保護膜としてパラフィンをロールコ
ーターにて塗布した。ロールコーターの塗布温度は100
℃であり、塗布後に自然冷却させた。以上のようにして
パラフィン保護膜を形成したディスクの記録レーザパワ
ーと反射率比の関係を測定し、記録感度指数68〜72%を
得た。一方、パラフィンの熱拡散係数aは0.88〜0.96×
10-3cm2/secであり、熱伝導率は2.4×10-3J/cm.s.k,比
熱は2.9J/g.k,密度は0.87〜0.94g/cm3である。
以上の3つの実施例の結果を表1にまとめて示す。表1
より、定常状態での値である熱伝導率と感度指数の関係
は、通常、熱伝導率の小さい方が感度指数が高いと考え
られるが、本実験の結果、パラフィンとUV膜の関係が逆
転していることがわかる。これに対し、本発明者等は非
定状態をあらわす熱拡散係数aを用いれば、第4図のよ
うに、感度指数と熱拡散係数aの関係は直線上に載り、
熱拡散係数aの小さい方が感度指数が高いという結果を
見い出した。これによって、記録感度低下の少ない保護
膜材料の探索方向として、熱拡散係数aの小さな材料を
探せば良いことが明確となった。
したがって本発明によれば、非定常状態を考えた複雑な
熱量計算をコンピュータシミュレーション等でする必要
がなく、簡単に保護膜材料の探索を行なうことができる
ばかりでなく、記録感度と熱拡散係数の関係を実験的に
明確なものとしたため、信頼性が高いという利点を有す
る。
次に、本発明の他の実施例について説明する。ディスク
の記録感度で最も高感度を要求されるのは、最外周部に
おいてである。ディスクの直径を30cmとし、市販の15mW
半導体レーザを用いた場合、半導体レーザの光利用率は
通常40〜50%であるから、ディスク面上の記録レーザパ
ワーは最大6〜7.5mWである。本発明で使用した上記2
層構造記録媒体ディスクにおいては、保護膜のない状態
で最外周を記録するためには、5mWの記録レーザパワー
が必要であった。したがって、保護膜の感度指数が、70
%以上であれば、 5mW/0.7=7.1mW となり、市販の15mW半導体レーザで記録することが可能
となる。保護膜の感度指数70%以上を得るためには、第
4図より、熱拡散係数aが1×10-3/sec以下であれば良
いことがわかった。
実施例4 そこで、aが0.9×10-3cm2/secであるパラフィンを実施
例3と同様にして、ロールコータを使用し、直径30cmの
ディスクにパラフィンの保護膜を形成した。該ディスク
の最外周に記録を行った結果、記録レーザパワー7mWで
十分記録できることを確認した。
実施例5 次に、記録感度を向上させるために、さらに熱拡散係数
aの小さいノルマルパラフィンを保護膜として使用し
た。ノルマルパラフィンは通常のパラフィンを高純度化
したもので、比熱変化が大きく、この結果aの値が0.4
×10-3cm2/secとなる。上記ノルマルパラフィンを、光
学的記録媒体を有するディスクに、ロールコータを用い
て塗布形成した。該ノルマルパラフィン保護膜を有する
ディスクの感度指数は82%であった。実施例4と同様に
直径30cmのディスクの最外周に記録を行った結果、記録
レーザパワー6.1mWで記録できた。したがって、本実施
例により、前実施例1よりも低レーザ出力で使用するこ
とができるため、半導体レーザの寿命および安定性が向
上した。
実施例6 他の実施例として、高密度ポリエチレンを使用した場合
について説明する。高密度ポリエチレンの熱拡散係数は
0.4×10-3cm2/secである。該高密度ポリエチレン保護膜
を形成するには、光学的記録媒体を有するディスクを、
蒸着装置内に入れ1×10-5Torr以下に排気した後に、高
密度ポリエチレンの入った蒸着ボートに通電し、シャッ
タを開くことにより、蒸着形成した。この時上記ディス
クを120r.p.mで回転させた。このようにして作成したデ
ィスクの感度指数は77%であった。また、直径30cmのデ
ィスクの最外周に記録を行なった結果、記録レーザパワ
ー6.5mWで記録できた。本実施例によれば、記録感度が
向上したばかりでなく、光学的記録媒体に引きつづき、
同一蒸着装置内で形成可能なことから、光学的記録媒体
の酸化を完全に防止できること、あるいは、該記録媒体
と保護膜との密着性が良いこと等の利点を有する。さら
に、保護膜を蒸着形成する時には、ロールコータ塗布に
比べて記録媒体の温度上昇が少ないことから、熱により
記録媒体のノイズが増加することを防止できる利点を有
する。
以上のように、熱伝導率に着目した従来の保護膜選定法
では、公知の保護膜の中から十分に高感度な保護膜を使
用する事ができなかったが、本発明によれば、熱拡散係
数aが1×10-3cm2/sec以下の保護膜を使用することに
より、Sb2Se3とBiの2層構造のディスクの記録感度を大
幅に向上することができた。さらに、新規な保護膜材料
を開発するときでも、本発明による保護膜材料の選定指
針は非常に有効なものである。
本発明においては、ディスクについて説明したが、これ
に限るものではなく、光記録媒体を用いた、テープ状あ
るいはカード状のものについても適用できることはいう
までもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、保護膜の物質定数と記録感度の低下の
関係を定量的に明確なものとすることができたので、簡
単に記録感度の低下の少ない保護膜材料を得ることがで
き、この結果、Sb2Se3とBiの2層構造の光学的記録媒体
を用いて、極めて高感度及び高耐久性の光学的記録部材
を実現できた。さらに、保護膜の選定方針を得ることが
できるため、ディスクの開発期間を短縮することができ
る利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実験装置を説明する図、第2図は本
発明の実験に用いたディスクの断面およびレーザの集光
状態を示す図、第3図は本発明の一実施例を示す図、第
4図は他の実施例を示す図である。 1,1a……ディスク基板、 2,2a,2b……光記録媒体、 4……レーザ光源、 9……検出素子。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にSb2Se3とBiの2層で構成される光
    学的記録媒体薄膜を形成し、該薄膜上に保護膜を形成し
    てなる光学記録部材であって、物質定数aを、λを熱伝
    導率、cを比熱、ρを密度とし、a=λ/(c×ρ)で
    表わした時、上記保護膜の物質定数aが1×10-3cm2/se
    c.以下であることを特徴とする、保護膜を有する光学記
    録部材。
JP58220645A 1983-11-25 1983-11-25 保護膜を有する光学記録部材 Expired - Lifetime JPH0724115B2 (ja)

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JPS60113340A JPS60113340A (ja) 1985-06-19
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