JPS61502915A - 光学記憶構造体 - Google Patents
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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】
幻ｌは註
本発明は、回転可能なディスクを有し、その回転可能なディスクが、レーザ光線
のごとき焦点の合わされた書込み放射によって光学特性の変化を可能にするとと
もに焦点の合わされた読出し放射によってそのディスクに記憶されたデータを読
出すことを可能にする活性構造体を有している形式の光学記憶装置に関するもの
である。
上記形式の光学構造体は、例えば、１９８３年５月３１日にマクニク（Ｍｕｃｈ
ｎｉｋ）によって出願された米国特許出願第４９９，６６６号及び共願（ＳＴＯ
−１０８）に開示されており、それら２つの出願は本願の譲り受け人に譲渡され
ている。本発明は光学記録用構造体を提供することに関しており、その光学記録
用構造体は、回転可能な基体と、活性層を保護するとともにその構造体上に偶然
に落下するかもしれないｕ％かなる塵芥粒子に対し焦点ぼかしをするための層と
を組込んでいる形式のものである。
簡単に述べると、上記出願の開示によれば、例えばアルミニウムまたはプラスチ
ックでなる好ましくはディスク形状をした基体は、光学的に平滑な面を提供する
ために、例えばアクリル材料の薄い被覆でなる平坦化層を備えている。その平坦
化層の上には光学記録用構造体のための反射層が付着されており、その反射層の
上には米国特許出願第４９９，６６６号に開示された三層構造体が付着されてい
る。例えば、フ・ノ化炭素（ｆ ｕｒｕｏｒｏｃａｒｂｏｎ）でなる鞘層（ｐｈ
ａｓｅ １ａｙｅｒ）は調和されており、すなわち、その鞘層は、活性層で反射
される放射と、活性層を透過し、反射層で反射され且つ活性層を透過する放射と
の間に破壊的な干渉が生ずるような厚みを有している。この破壊的な干渉現象は
読出し及び書込み光線の両方に対して生ずる。その干渉現象は、活性層に対する
書込み光線エネルギの結合を高めることによって書込み感度を強める。また、そ
の干渉現象は書込まれていないマークと書込まれていない周囲の領域との間の反
射コントラストを高めることによって読出し信号を強める。
構造体の上に落下してくるいかなる塵芥または小さな粒子による影響を除去する
ために、その構造体の上には塵芥焦点ぼかし層が備えられており、その焦点ぼか
し層はマトリックス層（ｍａｔｒｉｘ １ａｙｅｒ）上に付着された接着層によ
ってその構造体に接着されている。鞘層及びマトリックス層、及び接着層及び塵
芥焦点ぼかし層は、読出し及び書込み周波数の放射に対して透過性である。
本発明をより明瞭に理解するために、添付図面を参照して本発明をより詳細に開
示する。その図面において、
第１図は本発明による光、学記録用構造体の断面図でビーム写真である。
第１図の断面図に示されているごとく、本発明による光学記憶装置の一形態は、
例えばアルミニウムまたはプラスチック材料でなる基体１０で構成されている。
その基体１０は約１．９０５ｔｍ （０，０７５インチ）の厚みを有していても
よく、また、直径３５５．６ｍ（１４インチ）のディスクの形状をしていてもよ
い。
もちろんこれらのパラメータは本発明を限定するものではない。
従来から、基体ディスク１０の表面は記録媒体の光学特性にとって望ましからざ
る小さな傷、微小な凹凸、加工跡、研磨条跡等を有しており、これらの傷を除去
するために、好ましくは基体の少なくとも一方の面上に平坦化層１１が備えられ
ている。その平坦化層は例えば２乃至２５ミクロンの厚みを有していてもよく、
また、スピンコーティングによって溶剤被覆されたアクリル層で構成されていて
もよい。この平坦化層の表面は５ナノメータよりも小さな微小な粗さを有してい
るべきであり、また、この目的でアルミニウム処理されていてもよい。
平坦な活性層はまた基体の腐食を防ぐべく作用するとともに、基体の残留汚れと
、以下のパラグラフに記載されている和暦、活性層及びマトリックス層でなる三
層構造体との間に化学的障壁を提供するべ（作用する。
一つの例として、平坦化層をローム及びハースアクリロイドＡ −１０（Ｒｏｈ
ｍ ａｎｄ Ｈａａｓ Ａｃｒｙｌｏｉｄ Ａ −１０）で構成した。この材料
は、８００乃至１．２００ｃｐｓ（Ｂ形（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ） ２５℃）の
粘度、３０％＋／−１％固体、１．０３３ ｇ／ｃＪ （８，６ポンド／ガロン
）の密度、及び１０５°Ｃの重合体ガラス転移温度を有する酢酸セロソルブ（Ｃ
ｅｌｌｏｓｏｌｖｅ ａｃｅｔａｔｅ）における溶剤をベースとしたメチルメタ
クリル酸熱可塑性樹脂（ｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ ｔｈｅｒｍｏ
ｐｌａｓｔｉｃ ｒｅｓｉｎ）である。アクリロイドＡ −１０，樹脂を、酢酸
セロソルブの酢酸ブチルに対する９：１の最終溶剤比で酢酸セロソルブと酢酸ブ
チールとの溶液に容かした。酢酸セロソルブはウレタン級（１５６，２℃の沸騰
点）であり、また、酢酸ブチルはスペクトル級（１２６，５℃の沸騰点）であっ
た。酢酸ブチルを酢酸セロソルブに代えてもよい。溶液は、２２％の固体分と、
１３３ｃｐｓ （Ｂ形２１℃で）の粘度を有していて、０．２ミクロンまで濾過
される。
゛ 平坦化層は反射層１２のためのベースを提供している。その反射層は好まし
くはアルミニウムのものであるが、それに代えて銅または銀を用いてもよい。約
１００ナノメータの厚さが好適であるが、この寸法は絶対的なものではない。そ
の反射層は、用いられる例えばそれぞれ６３３．８３０及び７８０ナノメータの
読 ′出し、書込み及び粗い検索波長で極めて反射性の高いものでなければなら
ない。反射率はこれらの波長で、空気中で０．８５に等しいか、または、それ以
上であるべきである。
好ましくは反射層１２は、例えばレイボルドーヘラーズ（Ｌｅｙｂｏｌｄ−Ｈｅ
ｒａｅｕｓ）インライン式真空付着装置を用いて、平坦化層上にスパッタリング
処理を施すことにより形成される。
もちろん、本発明は、反射層が平坦化層上に形成されている上記の構造体に制限
されるものではなく、また、基体に支持された、必要とされる平坦度を有する反
射面を形成するための他の適宜の技術を用いてもよいことは明らかである。
三層構造体を形成している次の三つの層は、反射層上の和暦１３と、その鞘層上
の活性層１４と、その活性層上のマトリックス層１５とで構成されている。その
和暦及びマトリックス層は、（例えばわずか）１゜８の炭素対フッ素原子比を有
するプラズマで重合化されたフッ化炭素でなっていてもよい。活性層は、テルル
合金” ５ＴＣ−６８″ （ＴｅｉｓＳｅｚｏＡｓｓＮｉ＋ｏ）をスパッタリン
グ処理することによって付着されてもよい。
書込み光線（例えばレーザ光線）に応答して、その光線の光エネルギは活性層の
中で温度エネルギとして消敗し、それにより、活性層はフッ化炭素の層及びマト
リックス層内で塊体化する。この塊体化は書込み光線の信号変調に従って三層構
造体の光透過性に影響を及ぼす。読取波長及び粗い検索波長で、活性層は書込ま
れた領域と書込まれていない領域とにおいて異なる程度にエネルギを吸収して反
射コントラストを生じさせる。
和暦は、読出し、書込み及び粗い検索波長で三層構造体の吸収率及び反射率を光
学的に調節し、それにより、その和暦は反射層１２でのこれらの光線の反射の結
果として、読取及び粗い検索波長の光線に対して活性層で破壊的な干渉を生じさ
せるべ（調和された厚さを有している。和暦１３はまた同様に、極めて伝導性の
高い反射層の熱降下作用から活性層を隔絶し、それにより書込み光線のエネルギ
が活性層内で効果的に消散されるのを可能にしている。加えて、上述したごとく
、和暦は、活性層が分散され得るマトリックスを提供している。和暦は例えば約
１．３８の屈折率で８０ナノメータの厚みを存していてもよい。
活性層は互いに分離した島状の小滴（ｇｌｏｂｕｌｅｓ）を有する薄い層である
。それ故その層は、小満状表面によって形成された凹凸のある、すなわち不連続
な上面及び下面特性を有している。か（て、活性層の質量当量平均厚さは７乃至
８ナノメータである。小滴は１乃至８ナノメータの範囲内で平均している寸法の
互いに分離した粒子を示している。その小滴は化学的に、光学的に、そして原子
構造内で安定していなければならない。その小滴は、８０℃よりも高いガラス転
移温度を有する非結晶格子構造を有している。書込み光線によって発生される熱
に応答する小滴の焼体は第２図の電子ビーム写真に示されており、その第２図に
おいて、活性層の材料は、書込み光線に露光された概ね円形の領域３１内に、広
い透明領域をもって散在している増大された小満３０を形成するように焼体化し
、またその活性層の周囲領域３２は実質上反射状態に保持されていることが分か
る。（もちろん小滴は、それらの大きさに鑑みて、光線に対して透過性であり、
また、より小さい波長の放射においてのみ分析され得る。）この写真において、
活性層の露光された領域３１の直径は約１ミクロンであった。
マトリックス層１５は例えば２７０ナノメータの厚みを有していてもよい。
フン化炭素相層及びフッ化炭素マトリックス層は、好ましくはプラズマ重合化に
よって形成されており、また、活性層は例えばレイボルドーへラーズインライン
式真空付着装置を用いてスパッタリング処理を施すことによって形成されている
。
マトリックス層の上には接着層１６が備えられている。その接着層は、外方の焦
点ぼかし層を塗布するための適正な表面エネルギを提供しているのに加えて、マ
トリックス層と焦点ぼかし層との間に接着接合を提供している。焦点ぼかし層１
７はマトリックス層１５ニ対シて直接塗布されてもがまわないが、例えハ位、点
ぼかし層がアクリル重合体（ａｃｒｙｌｉｃ ｐｏｌｙｍｅｒ）のごとき材料か
らなる場合には、このような直接塗布により適正は接合が達成されないというこ
とが判明している。
焦点ぼかし層は、ディスクの回転により生じる遠心５力、及び接着力を徐々に劣
化させるかもしれない同様に生じる力等、その焦点ぼかし層に作用する可変の力
によって緩められないようにしっかりと記憶構造体に接着されていなければなら
ない。かくて、接着層１６は、使用時、焦点ぼかし層１７がマトリックス層１５
がら偶発的に分離してしまうのを抑えるべく作用している。
好ましくは、この接着層は１乃至１０ナノメータの厚さ、好ましくは２ナノメー
タの厚さのアルミニウム層で構成されている。接着層１６は、例えばレイボルド
ーヘラーズ式真空付着装置を用いてアルミニウムをスパッタリング処理すること
により形成され得る。
構造体の外方のｊｉＪ１７は焦点ぼがし層であり、その焦点ぼかし層はその層の
上に載った塵芥等を光学的に焦点ぼかしするべく作用する。焦点ぼかし作用は、
データを書込み及び読出しする際、及び光学的検索作業をする際に、活性層に形
成される光学構造体との干渉を阻止する。焦点ぼかし層に要求される絶対的な特
性は、ディスクの表面上に載る塵芥粒子を焦点ぼがしするのに充分な厚さをその
焦点ぼがし層が有していることである。この意味で、その層は、例えば約１ミリ
メータ、または１０００ナノメータの動作厚さを有するように設定されるのが望
ましい。しかしながら、この選定は、厚みの均−性及び光学的完全性をもって極
めて厚い層を付着させることの困難性、及びフィルムの応力によって生じせしめ
られるより厚いフィルムからの反りをディスクが受け易くなってしまうこと等の
、より薄い焦点ぼかし層が望ましいことを示唆する要因に鑑みて釣合のとれたも
のとする必要がある。本発明の一実施例において、焦点ぼかし層は１８＋／−３
ｃｐｓ（Ｂ形、ＵＬ、１２ｒｐｍ、２５℃）の粘度を有するアクリル重合体で構
成された約１７８ナノメータの厚さのアクリル重合体であった。それの表面張力
は２７＋ ／ ３ ｄｙｎｅ ／ ｃ＋＋＋であった。液体としての屈折率は１
゜４５５ ＋ｚ”−０，００５であり、固体としての屈折率は１．４９４ ＋／
−０，００５であった。ガラス転移温度は５６℃であり、密度は１．０６ ＋／
−０，００１ｇｍ／ｃｃ （２５℃）であった。硬化時の収縮は１２％であり、
水のピックアップは０．５％であった。使用前に材料は０．２ミクロンに濾過さ
れていた。
塵芥焦点ぼかし層は、例えば２０ｒｐＩ１１の速度でディスクを水平面内で回転
させることにより塗布してもよい。好ましくは、ディスクの所定の内方直径位置
がら所定の外方直径位置まで、例えば直径約３５５．６ｍｍ（１４インチ）のデ
ィスク上の約１９３ｍ（７，６インチ）の内方直径位置と３５４．２ｎ＋ （１
３，９４５インチ）の外方直径位置との間で移動するよう制御されたノズルによ
ってアクリル重合体を接着層の表面に塗布する。アクリル重合体の塗布中にディ
スクを回転させることにより、イ列えば２２０ｍｍ（８，６６インチ）の直径と
３５１．５貫ｍ （１３，８４インチ）の直径との間のディスクの活性区域内に
＋、／−０．１２７ｍ（０，００５インチ）の厚み均一性が達成される。
この表面の微小粗さは１００オングストロームｒｍｓよりも大きくなく、また、
５ミリメータ乃至５０ミリメータの空間波長を有する表面の起伏は１，０００オ
ングストロームｐｐよりも小さい。２００ナノメータを越える寸法の欠陥は許さ
れない。アクリル重合体の付着につづき、その層は、紫外線内で６０秒よりも短
い時間で硬化され、その硬化は、被覆されたディスクを付着装置から取り外す前
が効果的である。硬化用紫外線に対する層の露出の均一性は９０％よりも優れて
いなければならない。なぜならば、その均一性は、均一な硬化に必要であるだけ
でなく、媒体内に生じるいかなる変化も均一である必要があるからである。上記
した例において、ディスクの表面での硬化用の光の強さは、好ましくはスペクト
ルの強さを３６０ミリメータの周囲に集中させた状態で、１センチメータ当り２
５ミリソフトあるいはそれ以上でなければならない。硬化中の赤外線放射の強さ
は、例えば１センチメーク当り２２ミリワツトよりも小さくなくてはならない。
なぜならば、赤外線放射によって塵芥焦点ぼかし層が硬化前に損傷を受けてしま
うかもしれないからである。
約３５５．５ｍ （１４インチ）のディスクの形をした上記の光学記憶構造体は
、例えば１３００ｒｐｍの速度で回転されるようになっている。ディスク上への
データの書込みは、書込み周波数で、０．５ ＋／−０゜０５ナノメータの直径
のレーザ光線により行われ、そのレーザ光線は１６ミリワツトに等しいかあるい
はそれ以下の書込み電力を有している。続出し用の光検出器は約０．７５ナノメ
ータの点寸法を読出すようにされている。
本願の誼り受け人に譲渡されている１９８３年５月３１日に出願されたマクニク
その他による共願第４９９．６６６号には、マトリックス層、活性層及び鞘層間
の界面を微小なレベルで示している凹面が添付されており、その図面には活性層
の互いに分離した小滴がマトリックス層及び相隔のフッ化炭素材料間に閉し込め
られている状態が示されている。前記の先願は、三層の光学特性がレーザ光線か
らの熱に応答して変化せしめられる態様が知られていないことを指摘している。
しかしながら、現時点では、光学特性の変化は化学反応よりもむしろ材料の焼体
化によって生じせしめられると信じらていれる。
一つの実施例に関連して本発明を開示り且っ述べてきたけれども、本発明に様々
な改変を施すことができることは明らかであり、それ故、後記の請求の範囲にお
いては、本発明の真の精神及び範囲に該当するものとしてそのよう改変の各々を
包含するべ（意図している。
Claims (9)
- １．焦点の合った書込み及び読出し放射光線を有している情報記憶装置に用いる ための放射記録用構造体にして、該記録用構造体は、 （ａ）反射層を支持した基体と、 （ｂ）調和された相層と、小滴状の活性層と、マトリックス層とをその順序で有 している前記反射層上の三層構造体であって、前記マトリックス層及び相層は前 記放射光線に対して実質上透過性である前記三層構造体と、 （ｃ）塵芥焦点ぼかし層であって、該塵芥焦点ぼかし層上の塵芥の像を焦点ぼか しするための前記焦点ぼかし層と、及び （ｄ）前記焦点ぼかし層を前記マトリックス層に接着するための接着層であって 、該接着層は前記放射光線に対して実質上透過性である前記接着層と、を有して いる放射記録用構造体。
- ２．前記接着層は厚さが１及び３ナノメータの間のアルミニウムの層で構成され ている請求の範囲第１項記載の放射記録用構造体。
- ３．前記接着層は約２ナノメータの厚さを有している請求の範囲第２項記載の放 射記録用構造体。
- ４．前記相層及びマトリックス層はフッ化炭素材料でなり、前記活性層はテルル 、セレン及びヒ素合金の小滴を有している請求の範囲第３項記載の放射記録用構 造体。
- ５．焦点放射光線に対して可変のコントラストの複数の領域を示す光学的に記録 された少なくとも１つの記録層と、塵芥焦点ぼかし層とを有し、該焦点ぼかし層 は前記記録層上の該焦点ぼかし層上に載っている粒子の影響を焦点ぼかししてい る光学記録用構造体において、前記塵芥焦点ぼかし層を前記記録層に接着する接 着層を有していることを特徴とする光学記録用構造体。
- ６．前記記録層はフッ化炭素からなる外方の層を有しており、前記接着層は前記 塵芥焦点ぼかし層を前記フッ化炭素の層に接着させる厚さ１及び３ナノメータの 間のアルミニウムの層を有している請求の範囲第５項記載の光学記録用構造体。
- ７．前記塵芥焦点ぼかし層はアクリル重合体で構成されている請求の範囲第６項 記載の光学記録用構造体。
- ８．前記記録層は基体上に支持されている請求の範囲第５項記載の光学記録用構 造体。
- ９．焦点の合った書込み及び読出し放射光線を有している情報記憶装置に用いる ための光学記録用構造体にして、該記録用構造体は、 （ａ）前記記録用構造体を支持するためのディスク形状をした基体と、 （ｂ）光学的に平坦な面を提供するための前記基体上の平坦化層と、 （ｃ）前記平坦化層に付着された反射層と、（ｄ）前記反射層上のフッ化炭素で なる相層と、該相層上の活性層と、該活性層上のフッ化炭素でなるマトリックス 層とで構成され、前記活性層は前記相層と前記マトリックス層との間に閉じ込め られており、前記活性層はテルル、セレン及びヒ素合金の小滴を有している三層 構造体と、 （ｅ）前記マトリックス層上の接着層と、及び（ｆ）前記接着層上の塵芥焦点ぼ かし層であって、該接着層及び塵芥焦点ぼかし層は前記書込み及び読出し光線に 対して光学的に透過性であり、前記接着層は前記塵芥焦点ぼかし層を前記マトリ ックス層に接合させている前記塵芥焦点ぼかし層と、を有している光学記録用構 造体。
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