JPS5920473B2 - レ−ザ−ビ−ムの記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光吸収層と反射防止層との積層を有するレーザ
ービーム記録媒体の製造方法に関する。

強度変調され且つ走査或いは偏向されるレーザービーム
を高パワー密度のスポットに集束させて記録媒体に照射
し、記録媒体の一部を選択的に融解蒸発、除去、変形し
て記録を行うヒートモードのレーザービーム記録は多く
の特長を有する新しい記録方法として知られている。レ
ーザービームによる記録方法は、加熱現像・定着などの
後処理及び処理液を必要としないリアルタイムの記録で
ある事、極めて高解像力高コントラストの画像を形成し
得る事、記録媒体は室内光に感光せず暗室操作が不要で
ある事、計算機の出力や伝送されて来る時系列信号など
の電気信号の記録に適している事、後からの情報の追加
即ちアッドオンが可能である事、などの利点を有し、マ
イクロ画像、超マイクロ画像、ＣＯＭ、マィクロフアク
シミル、写真植字用原板等に応用され、装置の小型イＬ
機能の高度化、画像品質の改良等に寄与する記録方法と
して期待される。

他方、現状のレーザー及びそれに対して用いられる記録
媒体に関連した種々の問題点を考慮すると、特にこの記
録分野に於ては、高感度、高解像力、高コントラスト、
高強度で且つ、長波長のレーザービームをも充分吸収し
得る改良された記録媒体の開発が強く望まれている。

而して、本発明はこのような要求を満たす記録媒体につ
いて、その効果的な製造方法を提供することを主たる目
的とする。

本発明は光吸収層と反射防止層との積層を有するレーザ
ービーム記録体の製造において、光吸収層上に反射防止
層を形成する際、反射防止効果を反射防止層に附与せし
める可くその層厚を設定するために、記録に用いるレー
ザービームの波長と同等の波長の光による反射率の測定
下で反射防止層を形成することを特徴とするレーザービ
ームの記録媒体の製造方法である。

本発明による製造の対象となる記録媒体は反射防止層を
その表面に附設していることによつて、レーザービーム
の光吸収層による吸収効率を高め、高感度記録媒体とし
ての構成にあるものである。

レーザービームを受けてこれを熱エネルギーに変えてそ
の熱的効果によつて記録に供される光吸収層は、十分レ
ーザービームを吸収するように設定されるべきものであ
るが、他方において、光吸収性材料は、通常、高光反射
性であり、両性質は比例して共存する。特に、記録媒体
としての形状にある光吸収性層は、厚さの均一、表面の
平滑性等が必要とされ、そのために、光吸収性層の表面
における反射効果は一層大きくなり、熱エネルギーに変
換されるレーザービームの必要量を小さくさせるもので
ある。このような反射を少くさせる方法としてぱ、いく
つか考えられるであろうが、特に効果的な方法は、反射
防止層を附設することである。このために反射防止層は
、所期の反射防止効果をなすべく、その厚さは記録に用
いられるレーザービームに応じて、設定される。レーザ
ービームの波長から導き出される数値に基いて反射防止
層の厚さを決めて、あるいは反射防止層の厚さの異なる
多くの記録媒体を製造し、その各記録媒体の反射防止効
果の測定によつて反射防止層の厚さを決めて、最終製品
とする記録媒体を製造する方法も採用されてよいが、反
射防止層の形成の際、記録に用いられるレーザービーム
と同等の波長の光によるモニター下で、直接的に反射防
止層の厚さの決定をする、即ち、厚さの決定とその反射
防止層の形成を同時的に行うことは、特に、工業的に最
も実用的であり、また、確実である。そして、本発明は
このような、モニター下における反射防止層の形成を主
旨とするものである。反射防止層は、光吸収層単独の場
合の特定波長光に対する反射率に比し、少なくとも１／
２以下になる可く形成される。

光吸収層及び反射防止層は各種の手法で形成し得るが実
用的な有利さにおいては真空蒸着が最適である。

ヒートモード記録媒体の記録層は記録パターンのコント
ラストを実用的でない程度にまで犠性にしない範囲で可
及的に薄い事が望ましく、特に反射防止層は極めて薄い
層厚において厚さを精度よく制御されて形成される必要
がある。このような要求を満足し得る製造技術としては
、現段階では真空蒸着法が最適であると云える。本発明
は反射防止層を形成する際に、所望のレーザー波長にお
いて最も有効な反射防止層を形成１，する事のできる、
簡便且つ高精度な極めて実用性の高い方法を提供するも
のであり、又本発明の方法に依つて、記録媒体の感度の
バラツキを無くし、一定特性の記録媒体が歩留りよく製
造できるようになるものである。

本発明の実施は、通常、次のように行われる。

光吸収層の形成に際して、記録媒体と組合せて記録に用
いられるレーザービームの波長と同等の光、好ましくは
、同じ波長のレーザービームを用いて直接反射特性をモ
ニターし、リアルタイムで反射防止効果を測定しながら
所望の反射防止効果が得られる厚さまで反射防止層を形
成する。光吸収層は低気化熱の素材で形成されるのが望
ましく、更に又、安定な薄膜を形成し得、大きい光吸収
系数を有する物質であり、且つ、その単位体積当りの気
化熱が１０Ｋｃａ１／Ｃｆｌ以下、望ましくは５Ｋｃａ
１／Ｃｒｉ以下、最適には３Ｋｃａ１／Ｃｔｌｌの素材
から選ばれるのがよい。このような物質どしては金属、
半金属が最も好適材料として挙げられるが、カーボン、
染料、顔料、あるいは染料、顔料等を含む結着樹脂層も
また採用されてよい。光吸収性の大きさの点では、金属
および半金属が推奨される。次の表は、これら金属およ
び半金属についての関連性質をまとめたものである。な
お、これら元素の２種以上から成る合金、或いはそれら
の元素の安定性、気化熱、毒性等の諸特性を悪化せしめ
ない範囲で更に他元素を添加した合金を用いてもよい。
本発明に於て光吸収層の膜厚は、５０〜５０００λ、好
ましくは１００〜１０００λである。

上記膜厚範囲内で、光吸収層単独で光学濃度１以上、更
には光学濃度２以上の高コントラストを達成するのは容
易である。なお、膜厚が薄過ぎるとコントラストが得難
いし、逆に厚過ぎると大きい記録エネルギーを必要とす
ることになる。

ところで光吸収層単独を記録層とする不利は下記の点に
ある。即ち、或種のものは膜強度が弱く、又すべてのも
の、特に、金属及び半金属は反射率が高い為に入射エネ
ルギーの半分以下通常１／３以下のエネルギーしか利用
し得ない点にある。極端な場合には１／１０以下のエネ
ルギーしか利用できず９／１０以上を反射損失とする。
従つて大半の材料は、吸収エネルギーをロスし、その為
に見掛け上低感度材料となつている。即ちヒートモード
の記録材料の感度は記録層に１有効に吸収されるエネル
ギー、２単位体積当りの気化熱、３薄膜の厚さ、４熱伝
導による支持体への熱拡散、の四つの因子によつて殆ん
ど決定されると考えられ熱伝導によつて失われるエネル
ギーは時間に依存する為に大きな相反則不軌を有してお
り、入射パワー密度が高ければ見掛けの感度はそれに対
応して高くなるものである。従つて吸収エネルギーの増
加は単にそれだけの効果にと〜まらず相反則不軌に依る
高感度化との相乗効果に依つて感度は格段に増加する事
が、説明される。次いで、反射防止層に用いる材料は以
下の諸条件を満足するものでなければならない。

（１）安定な強い厚さ１μ以下の薄膜として容易に形成
できること、（２）光吸収層と反応してその為に記録層
が変質する事がないこと、（３）光吸収層より低融点か
又は低気化熱の少くともどちらかの性質を有する事、（
４）光吸収層と積層した場合、膜厚を適当にとる事に依
つて特定波長に対する記録媒体の表面反射率を光吸収層
単独の場合の少なくとも１／２以下好適には１／３以下
更に好適には１／１０以下に低減できる事、（５）使用
方法にも依るが、無公害又は低公害材料であるべきこと
、以上の条件を満足する材料は主として金属の酸化物、
同弗化物又はいわゆるカルコゲナイド物質である。

その他有機物も利用出来るが１μ以下の均一な膜厚で安
定に成膜化出来るかどうかがその選択の基準となる。例
えば低真空蒸着で沈積させるポリパラキシリレン薄膜、
真空蒸着によるエポキシ樹脂、フツ素樹脂等の薄膜、溶
剤を用いてスピンナー塗布し得る如き各種高分子薄膜な
どはこの条件を満足するもの用い得る。膜厚の制限は条
件３）とも関連し、記録媒体の高感度化に欠かせない条
件である。

即ち光吸収層がレーザービームのエネルギーを吸収して
加熱され沸点に達し、且つ気化熱を得て蒸発する段階に
おいては、反射防止層はその蒸発を強く妨げない事が必
要で、その為には光吸収層の気化熱に比して少くとも同
程度、望ましくはそれよりはるかに小さいエネルギーで
融解するか気化する必要がある。即ち酬点としては１０
００℃以下、好適には８０、Ｏ℃以下がよい。融解すれ
ば液状となり光吸収層の爆発的な蒸発に伴つて容易に飛
散せしめられるので、融解すれば充分であり、一般的に
云つて昇温エネルギー、融解熱などは気化熱に比較して
小さく、無視できるのである。但し、その為には膜厚が
で貞るだけ薄い事が望ましく、１μ以下好適には０．５
μ以下が望ましい。膜厚は条４／＋＜４）に依つて２桁
以上、望ましくは３桁以上の精度で制御され、所望の厚
さに形成されねばならない。その理由は、恐らくは薄膜
の干渉効果により反射率低減がもたらされているからで
ある。条４／＋＜４）における１／２以下の反射率は高
感度化の効果が実質的に生ずる為に必要である。

例えば、光吸収層として多くの金属性層は９０％以上の
表面反射率を有しており、半金属であるＢｉなどは、や
Ｘ低いが７０％以上の反射率を有する。表面反射率をこ
の１／２以下に抑える事は吸収エネルギーを少くとも１
．５倍以上に高める効果を有し、相反則不軌との相乗効
果に依つて少くとも実質感度は２倍以上に高められるの
である。金属の酸化物及びカルコゲナイド物質の具体的
な例は種類が多く物性定数も未知なものが多い為に、個
々に列挙する事はできないが、金属酸化物、同フツ化物
に関しては主として条件３）が選択基準となり、他の条
件はほ〜満足されるものである。

例えばＰｂＯ．ＷＯ３などは気化熱がそれぞれ２．１８
、１．３２（Ｋｃａｌ／Ｃｒｌｌ）であつて用い得るも
のである。その他ＴｌＯ２、ＳｉＯ，．ＳｉＯ２、Ｚｒ
Ｏ２、ＭｇＦ２、ＣａＦ２なども用いられる。カルコゲ
ナイド物質は融点が低い材料として知られており、（３
Ｘ４）の条件は充分に満しているの？２）及び（５）が
選択基準となる。カルコゲナィド物質は光又は熱の作用
に依つてＡｇ．Ｃｕなどの金属と反応する事が知られて
おり、従つてカルコゲナイド物質を反射防止層として金
属との組合せにおいて使用する場合には、反応が生じな
いか、あるいは反応性が低い組合せにおいて使用するこ
とが良好である。他の材料中にも、程度はわずかである
がカルコゲナイド物質と反応するものがある。その際、
反応を極少に抑え記録層を安定に保つ必要上両者の組合
せを適当に選ぶ必要がある。カルコゲナイド物質とは、
カルコゲン元素即ちＳ．Ｓｅ．Ｔｅを含む化合物であり
、広義にはＳ、Ｓｅ．Ｔｅ単体をも含む多種類の材料群
を称するものである。

例えば、Ａｓ−Ｓ系、Ａｓ−Ｓｅ系、Ａｓ−Ｔｅ系、Ｓ
−Ｓｅ系、Ｓｂ−Ｓｅ系、Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｂｉ−Ｓ系、
Ｂｉ−Ｓｅ系、Ｂｉ−Ｔｅ系、Ａｓ−Ｓ−Ｔｅ系、Ａｓ
−Ｓｅ−Ｔｅ系など特に組成は連続的に変化せしめ得る
為無限の種類が存在するものである。代表的なものはカ
ルコゲン元素以外にＳｂ，．Ｐ，．Ｇｅ，．Ｓｉ，．Ｔ
ｌ、その他の金属、ハロゲン元素の中から選択される材
料を単種又は複数種含んでいる。しかし条Ｆｌｌ（５）
を考慮した場合には、カルコゲン元素としてはＳ、これ
と化合物を形成すべき材料としては、Ｇｅ，．Ｉｎ，．
ＳｎｌＣｕ，．Ａｇ，．Ｆｅ，．Ｂｉ．Ａｌ，．Ｓｉ，
．Ｚｎ．Ｖなどの金属、半全属或いは半導体が良く特に
、薄膜として好ましいのは、Ｇｅ、Ｎ，．ｓｎ，．ｃｕ
，．Ａｇｌの単独又は複数種を含むカルコゲナイド物質
である。以下、記録媒体の構成及び、記録プロセスを添
付図面を参照しつつ、更に詳述する。

第１図ａ〜第５図ａに本発明ヒートモード記録媒体の各
種態様を例示してある。

図中１は支持体で、ガラス、フイルム、紙、金属などが
用いられる。

特にフイルムとしてはポリエステル、アセテート、ビニ
ル、ポリエチレンなどの有機高分子フイルムが用いられ
る。支持体側から記録のために光を照射する場合には支
持体は透明なものに限られる。２は光吸収層、３は反射
防止層、４は記録の為に照射される光で通常レーザービ
ームが用いられる。

用いられる代表的なレーザーとその波長を次の表に示し
た。５は光吸収層表面を保護する為の層で、基本的には
層３と同じ材料の中から選択されるが、膜厚は１μ以下
であれば特に厚さを制御して形成する必要はない。

厚さを制御し反射防止効果を持たせた場合には第５図ａ
の如き構成となり、どちらの面からも高感度な記録が可
能である媒体が得られる。６は支持体に対する金属性層
の附着力が充分でない場合に、附着力を増し、結果的に
膜強度を高め記録媒体の耐久性を増す為に設けられる中
間層である。

支持体がガラスや有機フイルムの場合には各種樹脂を薄
く塗布して中間層とするのが良い。エポキシ樹脂、シリ
コン樹脂、ビニル樹脂、ゼラチン等が用いられる。又カ
ルコゲナイド物質も中間層として好適に用い得る。

中間層は機能的には支持体の一部又は記録層の一部のど
ちらかになり得るものである。第１図ｂ〜第５図ｂには
対応する記録媒体〔各図ａに図示〕に光（レーザー）照
射した結果の記録状態を示してある。照射光は主として
光吸収層にて吸収されるが一部分は反射防止層にも吸収
される。

吸収された光エネルギーは熱エネルギーとなつて記録層
の温度を上昇させ、エネルギーの少ない段階では記録層
に残存する内部応力によつて昇温部に亀列が生ずる。更
にエネルギーが増すと記録層は熔融状態となり表面張力
による液面の変形が生ずる。最も温度が上昇し沸点に達
した部分では沸騰が起るが、現象が短時間である為に爆
発的な沸騰となる。この爆発は熔融体を押しのけ、はじ
き飛ばして、穴とその周辺の盛り上りを形成する。エネ
ルギー量と記録層の厚さの兼ね合いで穴の深さは支持体
に達したり、達しなかつたりする。支持体の表面部分も
影響を受けて変化する場合もある。画像のコントラスト
の点からは穴の深さが支持体にまで達するのが最も望ま
しい。第１図ｂ〜第５図ｂに各種の場合を図示してある
が例えば第４図ｂ図示において穴の深さは中間層の表面
に止まる時もあり得る。第６図Ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅに記
録を読み出す場合の照明光７と受光体８の位置関係を示
した。第１図ｂの記録体を例にとつて示してあるが、そ
の他の場合も同様である。同第６図ａ及びｂは透過モー
ドでの読出しを示してある。Ｃ，ｄ，ｅは反射モードで
の読出しである。ｃ及びｄにおいて記録層は本来特定波
長に対しては反射率が低くなつているが、他の波長にお
いては高い反射率を有している為に表面反射でも充分に
コントラストの高い読出しが可能である事を示したもの
である。特にｄの場合には支持体が光吸収性となつてい
る。ｅは裏面からの反射モード読出しを例示したもので
ある。また、支持体は、必要に応じて省略されてよい。
第７図は、本発明の最も代表的な実施態様の１つを示す
ものであり、尽射防止層の形成のため装置を示す。反射
防止層を形成する材料１５は蒸着ボート１４上に置かれ
る。真空槽１１は排気系１２による排気によつて真空に
保たれている。ボートは電極１３からの通電によつて蒸
発温度まで加熱される。これによつて蒸着材料１５は蒸
発して、支持体１７及び光吸収層１８からなる部材上に
蒸着される。この蒸着過程において、レーザービーム光
源２０から発せられたレーザービーム２１は光路汚染防
止用管２２を通つて、反射鏡２３によつて反射されて蒸
着面に達する。ここで反射されたレーザービームは矢印
に従つて反射鏡２３によつて窓１９を通りデイテクタ一
２４に到達する。デイテクタ一で受けたレーザービーム
の光量は接続線２５を通つて反射光量測定メータ２６に
表示される。光路汚染防止用管２２は、蒸着材料の分体
による光路の汚染を防ぐ目的で必要部位に設定されてい
る。このようにして、反射光量表示メーターによるモニ
ター下で蒸着を実施し、反射光量が普通には最小になる
時点において蒸着を中止する。この中止のために、シヤ
ツタ一１６を作動させて、蒸着物質を遮り、光吸収層１
８上には、反射防止効果についての最適の厚さに設定さ
れた反射防止層が形成されて、記録媒体が製造される。
第２図ａ〜第５図ａのような記録媒体の製造に際しては
、例えば、光吸収層上に反射防止層を形成させておき、
その上に支持体層を設けるといつたように、各層の形成
順序を適宜変えて行う。この場合には、モニターは光吸
収層の厚さに対して行つてもよい。また、記録媒体とし
て支持体側から記録光、即ち、レーザービームを照射す
るタイプのものについては、反射防止層の形成に際し、
モニターを支持体側からすることができる。

参考例 ポリエステルフイルム上に５００λのＢｉ層を形成し、
このＢｉ層上に、ＧｅＳの各種重量のものを順次蒸発・
蒸着せしめ、先ず重量と膜厚の関係をキヤリプレートし
ておいた。

それによればボート基板間の距離が約２７ｃ！ｎで、２
５〜を蒸発せしめた場合に膜厚が３５０λとなり、所望
の反射防止効果が得られる事が判つた。しかしながら毎
回２５〜を正確に秤量してボートにチヤージしたにもか
ｋわらず、反射防止層の示す干渉色は金色に近い色から
濃いオレンジ色、紫青色といつた具合に毎回異り、その
為に感度に微妙な差が生じた。このような感度のバラツ
キは画像記録等の再現性に不利であり、特に網点分解的
に中間調を出そうとする場合に、感度ぎりぎりで記録さ
れる網点はバラツキによつて消えたり出たりして極めて
再現性の悪い画像を与えるものである。実施例 １ 厚さ７５μのポリエステルフイルムの上に５００λの厚
さのＢｉ層を形成したものを基板とし、下記の条件で蒸
着を行つた。

上記の蒸着において、波長６３２８λ、出力１ｍＷのＨ
ｅ−Ｎｅレーザーを用い、蒸着膜の反射率を直接測定し
た。

その結果を第８図に示す。図では反射率が最小になつて
から再び僅か増大した点でシャッタ一を閉じているが、
勿論最小点でシャッタ一を閉じるのが最も望ましい。こ
の方法では特定レーザー波長に対する反射率を極めて精
度よく制御できることが確められた。尚蒸発物質５０η
の中約３６．５ηが蒸着に供せられた事が判つた。実施
例 ２ 厚さ７５μのポリエステルフイルム上に約４００λの厚
さに形成されたＢｉ−Ｓｎ合金（大部分はＳｎでＢｉは
少量）を基板として用いた。

蒸着条件は下記の通りである。上記の蒸着において波長
４８８０λ、出力を約１ｍＷまで減衰させたアルゴンイ
オンレーザービームを用い蒸着膜の反射率を直接測定し
た。

その結果を第９図に示す。実際に蒸着に供せられたＧｅ
ｓ２は約４０ηであつた。この方法に依れば特定波長の
レーザービーム（この場合にはアルゴンイオンレーザー
の４８８０λ）に対する反射率、従つて感度を精度よく
一定値におさえる事ができた。

実施例 ３ ポリエステル上に形成された３００λのＢｉ上にＧｅｓ
２を蒸着する際に実施例２とほぼ同じ条件で蒸着し、同
じくアルゴンイオンレーザーを用いて反射率をモニター
したその結果は第９図上に破線として示した。

実施例 ４ 厚さ７５μのポリエステルフイルム上にＡｕ層を１００
０λの厚さに形成したものを基板として、下記の条件で
電子ビーム蒸着を行つた。

つ 以上の条件で蒸着を開始し、アルゴンレーザーの４８８
０λでモニターした結果約３分後に表面反射率が１１％
まで低下したのでシヤツタ一を用い蒸着を断つた。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第５図ａは本発明によつて形成されるレーザ
ービーム記録媒体の各種態様を例示する模式図、第１図
ｂ〜第５図ｂは前記第１図ａ〜第５図ａに示した各記録
媒体にレーザー記録を行つた結果を例示する模式図であ
る。 第６図Ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅはレーザー記録後の記録の読
出し例を示した説明図である。第７図は、本発明の実施
に用いる装置の一態様である。第８図及び第９図は、反
射防止層を形成する際測定された反射率を示す曲線図で
ある。図面において、１は支持体、２は光吸収層、３は
反射防止層、４はレーザービーム、５は保護層、６は中
間層、１１は真空槽、１２は排気系、１３は電極、１４
はボート、１５は蒸着材料、１６はシヤツタ一、１７は
支持体、１８は光吸収層、１９は窓、２０はレーザービ
ーム光源、２１はレーザービーム、２２は光路汚染防止
用管、２３は反射鏡、２４はデイテクタ一、２５は接続
線及び２６は反射光量測定メータを各々示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 光吸収層と反射防止層との積層を有するレーザービ
   ーム記録媒体の製造において、光吸収層上に反射防止層
   を形成する際、反射防止効果を反射防止層に附与せしめ
   る可くその層厚を設定するために、記録に用いるレーザ
   ービームの波長と同等の波長の光による反射率の測定に
   より所望の反射防止効果が得られる厚さになるまで反射
   防止層を形成することを特徴とするレーザービームの記
   録媒体の製造方法。