JPS61217943A - 光デイスク - 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 本発明はレーザ光を利用して大容量の信号を記録・再生
する光ディスク、さらには信号を消去することが可能な
光ディスクに関するものである。

従来の技術 近年、大容量の情報を蓄積する手段として、ディスク状
の記録媒体にレーザ光を用いて信号を記録・再生するシ
ステムの実用化が進められている。

このような記録媒体を光ディスクと称しているが、従来
は信号を次々と記録していくのみの追記型と呼ばれる光
ディスクの実用化が先行していたが、最近になって信号
の消去が可能な書換型と呼ばれる光ディスクが出現して
きた（竹永睦生：　ＴｅＯｘによる消去機能つき光ディ
スク（１）消去方式、昭和６８年春季応用物理学会講演
予稿集、　７ｐ　　Ｍ　１゜寺尾元康：５ｎ−Ｔｏ−８
ｅ系相変化光ディスク用記録膜（υ書き換え可能回数、
昭和５９年秋季応用物理学会講演予稿集、１３Ｐ　　Ｅ
　　２）。

それらの書換型光ディスクにおいては、レーザ光等の高
エネルギー密度の光を記録層に照射し、記録層材料が光
を吸収して熱エネルギーを得、材料の結晶構造の変化す
なわち相変化を生じることを利用して信号を記録もしく
は消去するものである。

たとえば、未記録の状態では記録層材料は結晶相（もし
くは結晶粒径の大きい状態）であり、これにレーザ光を
短時間照射すると、記録層材料が急熱急冷されて非晶質
相（もしくは結晶粒径の７Ｊ％さい状態）に相変化し、
結晶相と非晶質相におけるレーザ光の反射率の違いによ
って信号を再生する。

記録された部分に、比較的長い時間にわたってレーザ光
を照射すると非晶質相が結晶相に変化して信号が消去さ
れる。すなわちレーザ光の照射条件によって記録層材料
が結晶相となるか非晶質相となるかが決定される。結晶
相となるためには、記録層材料が溶融後、結晶成長する
ために徐冷されることが必要であり、逆に非晶質相とな
るためには、記録層材料が溶融後、結晶成長する時間余
裕を与えない程の短時間に急冷されることが必要である
。

書換型光ディスクにおいては、消去時に、記録層および
担体に何らかの永久変形が残留してはならないだめ、レ
ーザ光のエネルギーは精密にコントロールされなければ
ならない。一般に光ディスクの担体としてはレーザ光に
対して透明な材料であるガラスや光原プラスチックが用
いられるが、保護板等の接着に有機系の接着剤が用いら
れており、これらの光学プラスチックや接着剤の耐熱性
が低いため、熱的に保護する必要があり、記録層はＳ　
ｉ　Ｏ２等の耐熱材よりなる保護層でサンドイッチ状に
はさまれた状態で担体上に構成されている。

発明が解決しようとする問題点 保護層に用いられる耐熱材は一般に熱の不良導体であり
、例えばＳ　ｉ０２は、０　、００３　ｃａｂ／ｃｍ　
＊５ｅＣ−℃程度、　Ａｆｉ２０３でも０　、０６　ｃ
　ａ　１．／　ｃｍ　＊　Ｓｅｃ　ｍ℃程度である。従
来は、保護層が熱の不良導体である方が、記録層に吸収
された熱エネルギーの拡散を防ぐため、低いレーザパワ
ーでも効率よく記録することが可能と考えられてきた。

しかし、このような通念は、既存の耐熱性材料が低熱伝
導性であることによってもたらされたものと考えられる
。

既に述べた様に、記録時には溶融後、極めて短時間に急
冷することが必要である。類似の例を挙げるならば、非
晶質金属の製作においては、回転する金属ロールの上に
溶融材料を滴下し、金属ロールへの熱伝導による急速な
冷却作用を利用しているのであって、金属ロールの熱伝
導が不良な場合には非晶質金属が得られない。

すなわち、非晶質化による記録を考えるならば保護層は
耐熱性でありかつ優れた熱伝導性を有することが望まし
い。

また、現状では書換型光ディスクにおける消去現象は十
分に解明されてはおらず、良好な消去特性を安定に実現
する忙至っていない。消去特性に関しても保護層の熱的
な特性が関与していると考えられるが、保護層として使
用される材料が限定されるため、従来は十分な検討がな
されていなかった。

問題点を解決するための手段 保護層として、耐熱性を有しかつ熱伝導性に優れ、しか
もレーザ光に対して透過率の高い材料を望むならば、ダ
イヤモンドはその最適の材料の一つである。

ダイヤモンドの薄膜を形成する技術だ関しては多くの報
告がなされている。

（参考文献） （１）難波義捷：ダイヤモンド薄膜の低圧合成の研究、
応用機械工学、１９８４年７月号（２）瀬高信雄：ダイ
ヤモンドの低圧合成２日本産業技術振興協会、技術資料
＆１３８　、６９　／　６／（３）松本精一部：ダイヤ
モンドの低圧合成、現代化学、１９８４年９月号 しかしながら、いずれもまだ研究段階であり、未だ実用
には至っていない。

我々は、ダイヤモンドに近い特性を示す高硬度の炭素膜
を形成する方法を開発した（黒用英雄。

他：プラズマ・インジェクションＣＶＤ法による高硬度
炭素膜の形成及び評価、昭和６０年度精機学会春季大会
学技講演会論文集、　Ａ　４２２　）。

我々の開発した方法は、メタンガス等の炭化水素ガスを
材料ガスとして、１０〜２０Ｐａ低圧カでこれをプラズ
マ化し、プラズマもしくはプラズマ中のイオンを加速電
界によって基板に噴射し、基板を加熱することなく、最
高５０ｏＯ人／分程度の高速で成膜することが可能なも
のであり、我々はプラズマ・インジェクションＣＶＤ法
と称している（以下、Ｐ　ｌ−ＣＶＤ法と略す）。

ＰＩ−ＣＶＤ法によって形成した膜は、ＳＰないしＳＰ
２の電子配置を含む、ダイヤモンドに近い結合状態のア
モルファス状炭素からなっており、ビッカース硬さは２
６ｏｏＫ４／Ｊ　以上、熱伝導率は０，６ｃａｆｔ／１
１・式・℃程度である。屈折率は２．０程度でほぼ透明
であり、耐薬品性、耐熱性にも優れており、空気中で数
百℃に加熱しても変化はみられなかった。

膜の成分は、基本的には炭素であるが、水素等の不純物
を若干含んでいる。

ＰＩ−ＣＶＤ法以外の方法でも同様の炭素膜を形成でき
る可能性はあり、本発明においては炭素膜の形成方法に
ついては何ら限定するものではなく、実用可能な形成方
法としてＰＩ−ＣＶＤ法を例示するものである。

作　　用 Ｐ　Ｉ　−ＣＶＤ法等による高硬度の炭素膜を、光ディ
スクの耐熱性保護層として用いるならば、高い光透過率
と耐熱性に加え、金属並みの高い熱伝導率を有すること
から、記録時においては、結晶相にある記録層材料がレ
ーザ光で短時間加熱されて溶融した後、すみやかに熱を
拡散させるため、記録層材料は十分短い時間で冷却され
、結晶相から非晶質相へと変態する。熱の拡散がすみや
かに゛おこなわれるために、従来のＳｉＯ□等の耐熱層
を用いる光ディスクに比較してレーザ光の使用条件（パ
ルス幅、パワー値等）の制約がゆるやかであり安定な記
録が可能となる。

次に、消去時においては、本発明によれば、記録層に接
した耐熱保護層の熱伝導性が良いため、照射されたレー
ザ光による熱はすみやかに拡散するが、記録時に比べて
レーザ光を照射する時間を長くすることによって急冷と
はならず、逆に記録部周辺に拡散した熱が記録部を中心
とする空間的な温度勾配をゆるやかにし記録部を徐冷す
ることか出来る。このために、記録部の非晶質相は安定
して再結晶化し未記鋒の結晶相にもどって信号は消去さ
れることになる。この現象に類似の現象はＣ０２レーザ
やＹＡＧレーザによる孔明は加工や切断加工の時にも観
察される。すなわち、熱の良導体であるアルミ等におい
ては、レーザ光を工作物に照射すると熱が照射部周辺へ
伝導し、工作物の広い部分において温度が上昇し、以降
ゆるやかに温度が低下する。一方セラミック等の熱の不
良導体の場合には、レーザ光を工作物に照射すると局部
的な加熱となり、照射部近傍がほとんど温度上昇するこ
となく工作物を溶融・蒸発させて孔加工や切断加工を行
うことができる０また場合によっては大きな温度勾配の
ために熱応力によって工作物に割れを生じることもある
〇 以上述べた如く、熱伝導性に優れた炭素膜を記録層に接
して形成すると、記録時の短時間のレーザ光照射に対し
ては急冷を促進し、消去時の長時間のレーザ光照射に対
しては空間的にもおだやかな徐冷を実現することが出来
、安定した記録および消去が可能となる。

実施例 図に本発明の一実施例を示す。レーザ光７に対してほぼ
透明な担体１には、案内溝が形成されている。この実施
例においてはポリカーボネイト等の光学プラスチックを
射出成形してディスク状担体とし、同心円状もしくはス
パイラル状の案内溝を形成しているが、ガラス等の基板
上に、光硬化性樹脂をコーティングした上に溝形状をス
タンパによって転写したものも用いられることがある。

担体１の案内溝の上には耐熱層２が形成され、さらにそ
の上に記録層３が形成されている。耐熱層２は記録層３
がレーザ光７で加熱された時に、熱が担体１に直接伝わ
って、案内溝に熱的損傷を与えることを防止することを
第１の目的としているが、さらに、レーザ光７が記録層
３に照射されるに際し、レーザ光７の反射を防止しうろ
ことが望ましい。したがって担体１の屈折率は一般に１
．５程度、記録層の屈折率は３〜４であるため、耐熱層
の屈折率は２程度が適蟲である。以上の理由から耐熱層
２の材質としてはＳｉＣ，５ｔ３Ｎ４等がスパッタリン
グ等の手段で形成される０耐熱層２としてＰ　ｌ−ＣＶ
Ｄ法等によるダイヤモンド状炭素膜を用いることも有効
であり、この場合には既述の如く優れた熱伝導性の作用
もあわせて発揮できる可能性があるが、記録層３の厚み
を薄く設定した場合（数百オングストローム以下）には
、担体１上の案内溝を熱的に損傷する恐れがあるため、
積極的にダイヤモンド状炭素を耐熱層２に用いる必要は
ない。

記録層２としてはＴｏ　を主成分とする各種の薄膜が用
いられる。例えば、Ｇｅ−Ｔｅ−８ｂ−Ｓ系。

Ａ＠Ｔｅ　Ｇｅ系、　Ｔ　ｏ　−０−Ｇ　ｏ　−８ｎ系
、５ｎ−Ｔ。

−３ｅ　系等の材料が真空蒸着、スパッタリング等の手
段で形成される。

記録層２の上には、補助層４が形成されているが、この
層は、レーザ光７による記録層３の相変化を有効に補助
するものである。補助層４はダイヤモンド状の結合を含
む炭素で形成され、耐熱性に優れると同時にアルミニウ
ムと同程度の高い熱伝導度を有する。このような炭素も
しくは炭素を主成分とするダイヤモンドに類似の膜を形
成する手段としては、既に述べた参考文献に示す如く各
種の方法が提案されているが、本発明に用いるには１０
０℃程度以下の低温で成膜可能なことが必須条件であり
、高い付着力と高い成膜速度を有することが望ましい◇
このような条件を満足する実用的な方法としては、我々
の提案するＰ　Ｉ　−ＣＶＤ法が適しているが、他にも
イオンブレーティング法、スパッタリング法等が適用可
能である０補助層４の上には担体１と同様の材質からな
る保護板６が紫外線硬化型のエポキシ樹脂等の接着剤５
によって接着されている。図においてはレーザ光７を片
方の面からのみ照射して用いる例を示したが、担体１、
耐熱層２、記録層３、補助層４を同様に形成したものを
２枚相互に接着して、両方の面からレーザ光を照射して
使用可能な構成としてもよい。

また、担体１に案内溝を持たない構成においても、本発
明の効果は同様に発揮される。

また、ダイヤモンド状炭素は化学的にも安定であり、接
着剤の中に含まれる各種の有機物質が記録層を化学的に
侵す危険性を防止することが出来るＯ 発明の効果 記録層の少くとも片方の面に高熱伝導率の補助層４を密
着して形成することによシ、記録時の短時間のレーザ光
照射においては、記録層がすみやかに冷却され、記録層
は確実に相変化を起す。

また、消去用としても用いる場合には比較的長い時間の
レーザ光照射においては、記録部周辺にまで熱が伝導し
過大な熱ひずみを発生することなく、記録層がゆるやか
に冷却され、記録層は確実に相変化を起す。

以上述べた如く、本発明によれば、実用特性に優れた光
ディスクを提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における光ディスクの一部分の断
側面図である。 １・・・・・・担体、２・・・・・・耐熱層、３・・・
・・・記録層、４・・・・・・補助層、５・・・・・・
接着剤、６・・・・・・保護板、７・・・・・・レーザ
光。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名６５
護粗 手続補正書 昭和６ｏ年　９月７３日 ２発明の名称 光ディスク ３補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　出　　願　　人
任　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名　称　
（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　山　　
下　　俊　　彦 ４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地５補正の
対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第３頁第１８行目の「光原」ヲ「光学」に
補正します。 （２）同第６頁第１４行目のｒ１０〜２０ＰａＪを「１
０〜２０Ｐａの」に補正します。 （３）同第７頁第４行目のｒ２５００ＫＰ／ｍｎｒＪを
ｒ　２ｏｏｏＫｐ／ｍａｔＪＫ補正Ｌ１ｔ。 （４）同第７頁第６行目の「２．０程度」を「２．０〜
３．０程度」に補正します。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光照射による熱エネルギーを吸収して生じる結晶
   構造の変化によって信号を記録もしくは消去する記録層
   と、少くとも記録層の片面に接して形成された炭素もし
   くは炭素を主成分とする補助層が透明な担体上に構成さ
   れた光ディスク。
2. （２）補助層が、低温、低圧で形成されたダイヤモンド
   状炭素である特許請求の範囲第１項記載の光ディスク。