JPH11306595A

JPH11306595A - 情報記録担体、情報記録担体基板

Info

Publication number: JPH11306595A
Application number: JP10129477A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Kizawa; 隆行鬼澤
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】記録、再生走査時において得られるＲＦ信号
中の残留ＦＥや残留ＴＥを減少させて、ＲＦ信号中のジ
ッターやエラーレートを改善し、書き換え可能な回数を
増加する情報記録担体を提供する。【解決手段】光ビームが入射する入射面１ａを有する
基板を少なくとも備えており、入射面１ａに形成された
凸凹１Ａ，１Ｂは、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが略
２ｎｍ、その個数が略１００００個／ｍｍ²以下であ
り、また、入射面１ａ上に形成された凸凹１Ａ，１Ｂ
は、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが略２ｎｍ、かつそ
の面積が入射面１ａの全面積の幅略１．５％以下であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は情報記録担体、情報
記録担体基板に係わり、特に光学的に記録再生する光デ
ィスクなどの情報記録担体及びその基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的に信号の再生あるいは記録再生、
消去および記録再生が可能な光ディスクには、例えばＣ
Ｄ、ＣＤ−Ｒ、ＭＯおよびＤＶＤなどがある。近年で
は、さらに高密度で大容量であり、なおかつ高信頼性の
光ディスクの開発が進められている。これら光ディスク
の基板としては、一般に樹脂（ポリカーボネイト樹脂、
アクリル樹脂等）が用いられており、これらの基板を作
成する方法として、射出成形法や射出圧縮成形法があ
る。

【０００３】これは射出成形機を用い、射出成形機に取
り付けられた固定金型と可動金型を型締めして形成され
る成形キャビティの一方の面に、所望の情報信号パター
ン、あるいはトラッキング用のグルーブのパターンが刻
設されたスタンパを取り付け、金型の成形キャビティ内
に溶融状態の樹脂を充填して、スタンパの前記パターン
を樹脂基板の一方の面に転写させる。また、スタンパに
対向して成形キャビティを形成する他方の面が樹脂基板
の入射面を形成するところとなり、この他方の面の金型
の表面精度が樹脂基板の入射面に転写されることにな
る。こうして、キャビティに充填した溶融状態の樹脂が
冷却固化した後に金型から成形した樹脂基板を取り出す
ことによって、目的とするパターンが形成された光ディ
スクの基板が形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに高密度の光ディスクの基板を成形すると、ある成形
金型で成形した光ディスクの基板を使用して成る光ディ
スクを光ビームで記録あるいは再生走査した場合には全
てジッターが悪いという問題点が生じた。その欠点の原
因を調べた結果、この基板の入射面の全面にわたって、
大きさが２００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度の微小な凹凸が
多数確認され、その凹凸によってジッターが劣化してい
たことが明らかになった。

【０００５】図１は光ディスクの構造を説明するための
図である。図１に示すように、再生専用（ＲＯＭ）型の
高密度光ディスクＤは、基板１、反射層２、保護層３が
順次積層されて成る。基板１は前述した基板と同様のも
のであり、入射面１ａと信号面１ｂとを備えている。入
射面１ａ上には、微小な凹凸１Ａ，１Ｂが多数形成され
ている。一方、信号面１ｂには、前記した所望の情報信
号パターンが同心円状あるいは螺旋状のピット列として
形成されている。この情報信号パターンを構成するピッ
トの深さは１００ｎｍ〜１２０ｎｍである。また、記録
再生（ＲＡＭ）型の高密度光ディスクＤは、基板１、第
１の誘電体層、記録層、第２の誘電体層（いずれも図示
せず）、反射層２、保護層３が順次積層されて成る。基
板１は前述した基板と同様のものであり、入射面１ａと
信号面１ｂとを備えている。入射面１ａ上には、微小な
凹凸１Ａ，１Ｂが多数形成されている。一方、信号面１
ｂには、前記したトラッキング用のグルーブが同心円状
あるいは螺旋状に形成されている。この情報信号パター
ンを構成するグルーブの深さは８０ｎｍである。同図
中、矢印Ｌは記録あるいは再生用の光ビームの入射方
向、Ｌ１，Ｌ２は光ビームの光路を示している。ところ
で、以下の説明においては、主に、前記した基板１の入
射面１ａに関するものであり、また、前記したＲＯＭ
型、ＲＡＭ型の両光ディスクＤについて、この入射面１
ａは同様に形成されるので、ＲＯＭ型の光ディスクＤに
おける基板１の入射面１ａについて説明する。

【０００６】さて、基板１の入射面１ａに微小な凹凸１
Ａ，１Ｂが形成される主要因としては、金型表面にある
微小な凸凹がそのまま樹脂基板に転写されたものである
ことが分かった。金型の表面は通常ラッピング研磨やポ
リッシングなどによって（鏡面）仕上げを行うが、金型
の材料中にＣｒの球状化炭化物などの素地よりも硬度が
高い部分が点在する場合などには、これを研磨するとＣ
ｒ炭化物などの硬い所は少量しか研磨されず、フェライ
トの素地などの比較的柔らかい所は多く研磨される。そ
の結果、素地に対して硬い部分は金型の表面に微小な凸
が生ずることになり、この金型表面を用いて基板１を成
形するとその入射面１ａの表面には微小な凹１Ａが転写
されて形成される。また、素地よりも軟らかい部分は金
型の表面に微小な凹となって現れるため、基板１の入射
面１ａの表面では微小な凸１Ｂとなって形成される。

【０００７】一方、前記したＲＯＭ型光ディスクＤの信
号面１ｂからの再生、あるいは、ＲＡＭ型光ディスクＤ
の記録層への記録を行う場合には、記録あるいは再生用
の光ビームのスポットを、信号面１ｂあるいは記録層に
対して、正確に集光して位置合わせ（オントラック状態
に）しなければならない。そのためにはこのスポットを
集光するための集光レンズ、あるいは、このスポットを
オントラック状態にするために、集光レンズが取り付け
てあるピックアップ（いずれも図示せず）の位置制御を
しなければならない。この信号面１ｂあるいは記録層に
対する光ビームの垂直方向の変位（偏位）に対しては、
信号面１ｂあるいは記録層と集光レンズとの光学的距離
が変化すると、集光したスポットの径及びその形状が変
化するので、信号面１ｂあるいは記録層に対してオント
ラック状態とならないから、ここからの反射光はノイズ
を多く含むものとなり、この結果、信号面１ｂあるいは
記録層の信号を正しく読むことができなくなる。この結
果、信号面１ｂあるいは記録層と集光レンズとの光学的
距離を常に一定に保つ必要性があり、このために、ピッ
クアップのフォーカスサーボを行い、両者の光学的距離
が常時一定となるように制御するのである。しかしなが
ら、完全に一定の距離を保つことは不可能であり、僅か
ではあるが、信号面１ｂあるいは記録層と集光レンズと
の光学的距離が変動する。この変動量がフォーカスサー
ボを行った後に残留する変位量となり、残留フォーカス
エラー（以下残留ＦＥと記す）という。

【０００８】一方、信号面１ｂあるいは記録層を光ビー
ムが記録あるいは再生走査方向に対して垂直な半径方向
の変位に対して、トラックの中心線と集光したスポット
の中心とを一致させるために、ピックアップのトラッキ
ングサーボを行うが、このサーボによって制御を行った
後に残留するトラックの中心線に対するスポットの中心
の変位量を残留トラッキングエラー（以下残留ＴＥと記
す）という。前述したように、光ディスクＤの基板１の
入射面１ａに凹凸１Ａ，１Ｂがあると、図１に示したＬ
２の光路のように、信号面１ｂあるいは記録層に照射さ
れた光ビームの一部は反射したり、入射角度とは異なる
角度に屈折して出射角度で反射したり、もしくは回折し
たりするので、集光レンズによって集光された光ビーム
は凹凸１Ａ，１Ｂがない平滑な部分の入射面１ａを透過
した場合（図１に示すＬ１の光路の場合）と比較して、
焦点でのスポットの形状もしくは大きさが変化してしま
う。その結果として、光学的にはフォーカスの焦点がず
れている状態になるので、残留ＦＥが増加する。また、
入射面１ａの凹凸１Ａ，１Ｂによって、集光されたスポ
ットがトラックの半径方向にぼやけた場合には同様に、
残留ＴＥが増加する。

【０００９】残留ＦＥや残留ＴＥが増大するということ
は光ディスクＤの信号面１ｂあるいは記録層のトラック
に照射された光ビームのフォーカスが正しく合わずぼけ
ているので、信号を正確に読み出すことができなくなる
ためにジッターの劣化およびエラーレートの増加が起き
る。また、残留ＦＥが場所によって異なってくると、再
生時には信号の出力が時間によって異なるため、再生の
ＲＦ信号出力の振幅が変動し、１周再生する間にＲＦ信
号出力の振幅にムラ（これを振幅ムラという）が生じ
る。さらに、振幅ムラが有ると信号特性を測定する場合
に、測定位置によって値が異なってしまうため、あらゆ
る信号特性に対して測定のバラツキが大きくなったりす
るなどの特性に問題があった。

【００１０】特に、ＲＡＭ型の光ディスクＤの場合に
は、光ビームの焦点が記録層に合わないために、記録層
の記録部が所望の温度にまで上昇せず、記録部の温度が
上がらないと信号が正確に記録できなくなる。さらに
は、光ビームのスポットがぼやけるために、記録するた
めの光ビームの最適なパワーを得ることができなくな
り、記録部に照射される光ビームのパワーが最適な値で
無くなると、信号の書き換え可能な回数が減少してしま
うなどの記録特性上にも問題点があった。本発明は上記
課題を解決するためになされたものであり、高密度の光
ディスクの基板の入射面に形成される微小な凹凸の個数
を一定限度以下に減らすことによって、基板を透過して
その信号面あるいは記録層のトラック上に照射される光
ビームのスポットのフォーカス合せを行なって、記録あ
るいは再生走査時において得られる残留ＦＥや残留ＴＥ
を減少させて、ジッターやエラーレートを改善し、ま
た、書き換え可能な回数を増加することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、下記する（１）〜（４）の構成の情報記
録担体、情報記録担体基板を提供する。

【００１２】（１）図１に示すように、光ビームが入
射する入射面を有する基板を少なくとも備えた情報記録
担体であって、前記入射面に形成された凸凹部は、幅略
２００ｎｍ、深さ又は高さが略２ｎｍ、その個数が略１
００００個／ｍｍ²以下であることを特徴とする情報記
録担体。

【００１３】（２）図１に示すように、光ビームが入
射する入射面を有する基板を少なくとも備えた情報記録
担体であって、前記入射面に形成される凸凹部は、幅略
２００ｎｍ、深さ又は高さが略２ｎｍ、その面積が前記
入射面の全面積の略１．５％以下（面積比略１．５％以
下）であることを特徴とする情報記録担体。

【００１４】（３）請求項１に記載の情報記録担体に
用いられる情報記録担体基板であって、前記入射面に形
成された凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが略
２ｎｍ、その個数が略１００００個／ｍｍ²以下である
ことを特徴とする情報記録担体基板。

【００１５】（４）請求項２に記載の情報記録担体に
用いられる情報記録担体基板であって、前記入射面上に
形成された凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが
略２ｎｍ、その面積が前記入射面の全面積の略１．５％
以下（面積比略１．５％以下）であることを特徴とする
情報記録担体基板。

【００１６】

【発明の実施の態様】以下、本発明なる情報記録担体、
情報記録担体基板について、図１〜図４を用いて説明す
る。図２は本発明の情報記録担体の実施例１，２、従来
例の情報記録担体の表面粗さ、信号特性をそれぞれ示す
図、図３は本発明の情報記録担体による残留フォーカス
エラーを示す図、図４は従来の情報記録担体による残留
フォーカスエラーを示す図である。前述したものと同一
構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００１７】本発明の情報記録担体は、前述した図１に
示したように、基板１、反射層２、保護層３が順次積層
されて成る再生専用（ＲＯＭ）型の高密度の光ディス
ク、あるいは、基板１、第１の誘電体層、記録層、第２
の誘電体層（いずれも図示せず）、反射層２、保護層３
が順次積層されて成る記録再生（ＲＡＭ）型の高密度の
光ディスクを含むものである。

【００１８】本発明の光ディスク（情報記録担体）Ｄ
は、図１に示すように、光ビームが入射する入射面１ａ
を有する基板を少なくとも備えている。そして、基板１
の入射面１ａに形成された凸凹（凸凹部）１Ａ，１Ｂ
は、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが略２ｎｍ、その個
数が略１００００個／ｍｍ²以下である。また、本発明
の光ディスクＤには、基板１の入射面１ａ上に形成され
た凸凹１Ａ，１Ｂは、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが
略２ｎｍ、かつその面積が入射面１ａの全面積の幅略
１．５％以下である。

【００１９】前記した基板１の入射面１ａに形成された
凹凸１Ａ，１Ｂの形状は、光ビームの進行（走査）に対
して影響を及ぼすものであれば形状は問わない。例え
ば、凹凸１Ａ，１Ｂの断面形状は半円型、半楕円型、Ｖ
字型、Ｕ時型などの形状でもかまわない。また、凹凸１
Ａ，１Ｂの開口部の形状も円型、楕円型、角型もしくは
不定形でも適用され、基準面１ａａに対して凸またはま
たは凹であればその形状に関してはどのような形であっ
てもかまわない。

【００２０】ジッターやＲＦ信号の振幅ムラなどの信号
特性の劣化は、基板１の入射面１ａにある凹凸１Ａ，１
Ｂが直接の原因であるから、材質や製法などの基板の種
類を問うものではない。本発明における基板１の材料
は、ポリカーボネイト樹脂、アクリル系樹脂、オレフィ
ン系樹脂、ポリカーボネイトとポリスチレンの共重合体
系樹脂、２Ｐ樹脂などの有機材料のほかに、ガラス板な
どの無機材料などが用いられ、無色透明でなく着色され
ていても、再生または記録時に入射光として用いられる
波長の電磁波（光ビーム）を必要な程度透過するもので
あれば良い。なお、前記樹脂には必要に応じて、離型
剤、安定剤、帯電防止剤、可塑剤、滑剤などの添加物を
加えても良い。

【００２１】また、本発明における基板１の製造方法は
射出成形に限定するものではなく、圧縮成形法や押出し
成形法および２Ｐ成形法などによって形成された基板に
適用される。さらに、後加工などの成形後の２次加工に
よって、成形された基板を研磨して凹凸を除去したり、
基板表面に２Ｐ樹脂で凹凸が無くなるようにコートした
り、基板表面のみを再加熱して平らにするなどの加工方
法によっても形成することが可能である。

【００２２】本発明は、基板の表面に限るものではな
く、再生もしくは記録するための光ビームの光路中に存
在して屈折率が変化するすべての境界面、例えば樹脂と
誘電体膜の境界面（基板と第１の誘電体層との境界面）
やポリカーボネイト樹脂と２Ｐ樹脂の境界面においても
適用されるが、屈折率差が大きい樹脂基板と空気の境界
面すなわち基板の表面が好ましい。

【００２３】さて、本発明による基板表面の凹凸１Ａ，
１Ｂを測定する方法としては、凹凸の個数および面積比
を用いている。この理由は、一般的な凹凸の測定法とし
ては中心線平均粗さ（Ｒa ）、最大粗さ（Ｒmax ）、十
点平均粗さ（Ｒz ）、自乗平均平方根粗さ（Ｒrms ）な
どの粗さ測定があるが、粗さ曲線として線で評価するた
めに、凹凸のように離散して点在するものにはあまり適
さず測定にバラツキが多くなるため、測定回数を増加さ
せる（例えば２０回以上測定する）などして測定の信頼
性を向上させる必要性が生じるので、凹凸の個数および
面積比を測定し、面で評価するほうが好ましいためであ
る。

【００２４】なお、本発明者によって、金型表面を転写
することで生じた凹凸の他にも、光ディスク基板の複屈
折、フローマーク、ウェルドライン、シルバーライン、
基板の黒点、エアーのボイド、ヤケなどの成形に起因す
るもの。ほかにも光ディスクの基板１のディフェクト、
傷、塵埃の吸着、水滴油適の付着、樹脂中の混入物な
ど、もしくは入射光の光路中に存在し空気中に浮遊する
ゴミやホコリなど、光ビームの進行を阻害し影響をおよ
ぼすものは全て、光の一部を反射させたり、屈折させた
り、もしくは回折させたりするので、焦点でのスポット
の形状もしくは大きさを変化させる要因となるために、
光ディスクの入射面の凹凸と同様に残留ＦＥや残留ＴＥ
の悪化させ、その結果ジッターやＲＦ信号の振幅ムラな
どの信号特性を悪化させることが確認されている。

【００２５】次に、本発明なる情報記録担体の実施例に
ついて詳細に説明する。まず、光ディスクの成型につい
て述べる。光ディスクを成型する射出成形機は固定金型
部と可動金型部とが対向した構造のものである。そし
て、固定金型と可動金型が閉じた状態で形成される空所
がキャビティとなる。固定金型部のキャビティを形成す
る面には基板１の信号面１ｂに、同心円状あるいは螺旋
状のピット列として形成されている前記した所望の情報
信号パターンを転写形成させるため、スタンパがスタン
パ押えによって取り付けられている。それに対向する可
動金型部のキャビティを形成するもう一方の面を備えた
金型部材を従来のものを含め３種類（実施例１，２、従
来例）用意し、この金型部材を交換して成形することに
よって、光ディスクの基板１の入射面１ａの表面に形成
された微小な凹凸１Ａ，１Ｂの個数が異なる光ディスク
基板を成形した。

【００２６】これら３種類の基板を測定した結果、図２
に示すような結果が得られた。また、同時に粗さ曲線よ
り表面粗さを求めた結果についても併せて記載する。な
お、表面粗さは２０回測定したときの平均値で示してい
る。図２からも明らかなように、光の入射面１ａに凹凸
１Ａ，１Ｂの無い光ディスク基板（実施例１）は残留Ｆ
Ｅが少なくなり、それに伴って、ジッターやＲＦ信号の
振幅ムラといった他の信号特性も改善されていることが
分かる。また、実施例２に示すように、入射面１ａに凹
凸１Ａ，１Ｂの個数が少なく（「４．４Ｅ＋０２」＝４
４０個）、面積比が小さい場合（面積比０．０２％）に
は、ジッターなどの信号特性は実施例１と比較すると若
干劣化するものの信号特性などに関しては十分許容範囲
内であり、従来例（凹凸の個数（「１．６Ｅ＋０４」＝
１６０００個）、面積比１．８％）に比べてもこの程度
であればあまり問題にはならないといえる。

【００２７】また、図３に本発明による実施例１に記載
の光ディスク基板を再生したときの残留ＦＥの測定波形
を示し、図４には従来例の光ディスクによる残留ＦＥの
測定波形を示す。両者を比較すると、従来例のものは、
光ディスク基板１の入射面１ａにある凹凸１Ａ，１Ｂの
個数および面積比が増加すると残留ＦＥが著しく増大す
る。それに比べ、本発明の実施例１では、残留ＦＥは小
さく極めて良好な結果になっている。

【００２８】従って、光ディスクの基板１の入射面１ａ
側の凹凸１Ａ，１Ｂを個数１０００個／ｍｍ²以下また
は面積の比率で１．５％以下とすることで、残留ＦＥお
よび残留ＴＥが少なくなり、ジッターやＲＦ信号の１周
中の振幅ムラが小さいなどの信号特性が良好な光ディス
ク基板が得られる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の情報記録
担体基板を用いた情報記録担体は、残留ＦＥや残留ＴＥ
を低減し、ジッターおよびエラーレートが少なく信号特
性を向上させることによって、高密度で高信頼性の情報
記録再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光ディスクの構造を説明するための図である。

【図２】本発明の情報記録担体の実施例１，２、従来例
の情報記録担体の表面粗さ、信号特性をそれぞれ示す図
である。

【図３】本発明の情報記録担体による残留フォーカスエ
ラーを示す図である。

【図４】従来の情報記録担体による残留フォーカスエラ
ーを示す図である。

【符号の説明】

１基板（情報記録担体基板）１ａ入射面１Ａ，１Ｂ凸凹（凸凹部）２記録層Ｄ光ディスク（情報記録担体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームが入射する入射面を有する基板を
少なくとも備えた情報記録担体であって、前記入射面に形成された凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深
さ又は高さが略２ｎｍ、その個数が略１００００個／ｍ
ｍ²以下であることを特徴とする情報記録担体。
【請求項２】光ビームが入射する入射面を有する基板を
少なくとも備えた情報記録担体であって、前記入射面に形成された凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深
さ又は高さが略２ｎｍ、その面積が前記入射面の全面積
の略１．５％以下であることを特徴とする情報記録担
体。
【請求項３】請求項１に記載の情報記録担体に用いられ
る情報記録担体基板であって、前記入射面に形成された凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深
さ又は高さが略２ｎｍ、その個数が略１００００個／ｍ
ｍ²以下であることを特徴とする情報記録担体基板。
【請求項４】請求項２に記載の情報記録担体に用いられ
る情報記録担体基板であって、前記入射面に形成された
凸凹部は、幅略２００ｎｍ、深さ又は高さが略２ｎｍ、その面積が前記入射面の全面積の略１．５％以下であ
ることを特徴とする情報記録担体基板。