JPS6216256A - 光記録デイスク - 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、映像・音声・デジタルデータ等の信号をレー
ザ光を用いて記録・再生あるいは消去を行なう光記録デ
ィスクに関するものである。

従来の技術 レーザ光をレンズ系によって収束させると直径がその光
の波長のオーダの小さな光スポットを作ることが出来る
。従って小さい出力の光源からでも単位面積あたりのエ
ネルギ密度の高い光スポットを作ることが可能である。

これを情報の記録・再生に利用したものが光記録ディス
クである。以下、「光記録ディスク」あるいは単に「デ
ィスク」と記述する。

光記録ディスクの基本的な構造は表面が平坦な円板状の
基板上にレーザスポット光照射によって何らかの状態が
変化する記録薄膜を設けたものである。信号の記録・再
生は以下のような方法を用いる。すなわち、ディスクを
モータ等による回転手段により回転させ、このディスク
の記録薄膜面上にレーザ光ヲレンズ系によって収束し照
射する。

記録薄膜はレーザ光を吸収し昇温する。レーザ光の出力
をある閾値以上に大きくすると記録薄膜の状態が変化し
て情報が記録される。この閾値は記録薄膜自体の特性の
他に基材の熱的な特性・ディスクの光スポットに対する
相対速度等に依存する量である。記録された情報は記録
部に前記閾値よりも十分低い出力のレーザ光スポットを
照射し、その透過光強度あるいは反射光強度あるいはそ
れらの偏光方向等何らかの光学的特性が記録部と未記録
部で異なることを検出して再生する。記録薄膜としては
Ｅｉ、Ｔｅあるいはこれらを主成分とする金属薄膜、Ｔ
ｅを含む化合物薄膜が知られている。これらはレーザ光
照射により薄膜が溶融あるいは蒸発させ小孔を形成して
記録を行ない、この記録部からの反射光量が変化するこ
とを検出して再生を行なう。また他にアモルファスカル
コゲン化物薄膜、ＴｏおよびＴ　ｅ　Ｏ２からなるＴｅ
ＯｘＣｏ＜Ｘ＜２）を主成分とする酸化物系薄膜等があ
る。これらはレーザ光照射により薄膜の吸収係数あるい
は屈折率のうち少なくともいずれか１つが変化して記録
を行ない、この部分で透過率あるいは反射率が変化する
ことを検出して信号を検出する。中でもＴｅＯｘを主成
分とする薄膜は、感度・変化量とも良好かつ安定性に優
れた材料である（特公昭６４−３７２５号公報参照）。

通常光記録ディスクの基板には透明な材質す・なわちガ
ラス、ポリメチルメタアクリレート樹脂。

ポリカーボネート樹脂等の樹脂からなる円板を用い、デ
ィスクへの記録・再生には、レーザ光をこの透明基板の
記録薄膜が設けられた面とは反対の面側から入射させて
、この透明基板を通して記録薄膜上に収束させる。これ
は基板自身に記録薄膜を保護する機能を持たせかつ光の
入射側に存在するゴミ・ホコリ等の異物をレンズ系の焦
点深度内に（透明基板の厚さによって）侵入させないよ
うにする為である。このような構成を取った場合にも基
板上の記録薄膜は何らかの方法で機械的な損傷、外気に
さらすことによって生ずる物理的・化学的な劣化等から
保護する必要がある。前記の記録薄膜の溶融・蒸発によ
る小孔形成による記録を行なう材料を用いる場合には記
録薄膜に直接保護層を設けることは難しく通常、スペー
サを介して保護板を記録薄膜からある距離だけ離れた位
置に設け、基板上の記録薄膜とこの保護板およびスペー
サで囲まれた密閉された空間を設けて記録薄膜を外気か
ら遮断するいわゆるエア・サンドインチ構造の保護構造
を取るが、これは構造が複雑でディスク全体の体積・重
量が大きいためディスクの回転への負担が大きくなり、
製法も複雑であり実用には適さない。これに対して前記
の吸収係数あるいは屈折率もしくはその双方を変化させ
て（記録薄膜の形状を変化させずに）記録を行なう材料
を用いる場合には記録薄膜を直接保護層で覆うことが可
能である。次に図面を用いてこの直接保護層を密着させ
て設ける構造（以下密着保護構造と記述する）を説明す
る。第２図ａはこのような構造のディスクの部分断面図
である。１は透明基板、２は記録薄膜、３１は密着保護
層である。このようなディスクへの記録・再生に用いる
手段としてレーザ光は、Ａｒレーザ、Ｈｅ−Ｃｄレーザ
、Ｈｅ−Ｎｏ　　レーザ、ＧａＡｌＡｓ系半導体レーザ
等が用いられる。従って通常光の波長は３００　ｎｍ−
１μｍの範囲を用いる。レンズ系のＮＡは０．３〜０．
７程度が通常用いられる。基板１の厚さはレンズ系の設
計値にもよるが、Ｏ，ＳＷ〜５馴くらい（また基板の直
径は数画〜数１ｏｏＣ１ｎの範囲）を通常用いる。これ
に対して記録薄膜の厚さは１０ｎｍ〜１μｍくらいの範
囲である。保護層３は記録薄膜の保護の機能を有するも
のであればどのようなものでも用いることが出来、その
厚さも前記の保護機能を保持する範囲内であれば特に制
限はない。しかし、ディスクの体積・重量の点から言え
ば保護層厚は小さい方が好ましく、製造法から見てもス
ピナ塗布法、スプレー塗布法等で簡単に形成できる合成
樹脂材料でかつ厚さも５００ｎｍ〜２００μｍ程度の範
囲が好ましい。

発明が解決しようとする問題点 しかし、前記のアモルファス・カルコゲン系記録薄膜や
、ＴｅとＴ　ｅ　Ｏ２からなるＴ　ｅｏｘ　（０＜：Ｉ
Ｃ＜２　）を主成分とする酸化物系薄膜のような記録薄
膜はかなりの透過率があり（膜厚にもよるが６％〜６０
チ）、照射されたレーザ光のうち記録薄膜を透過した光
が保護層の表面（外気に接しだ面）に反射して戻って来
る。従来この反射光が原因で記録・再生時にノイズが発
生するという現象があった。

以下図面を用いて詳述する。第３図において１は透明基
板、２は記録薄膜、３１は密着保護層、６はレンズ系の
最終段の絞りレンズである。レーザ光はレンズ６によっ
て光路５を通って透明基板１を通して記録薄膜２上の１
点１０１に収束され一部は反射され光路５を逆行して再
びレンズ６を通ってレーザ光の検出系（図示せず）に向
う。またレーザ光の他の一部は記録薄膜２を透過して、
密着保護層３１と外気の界面２０１で反射される。

この反射光は、点１０１の面２０１に対して対称な点１
０２から発したごとく光路５ａに従ってレンズに入射す
る。この点１０１から反射した光と点１０２から発した
ごとき戻り元は互いに干渉し合って強度が変化する。

スピナ法やスプレー法で形成した合成樹脂層の厚さは光
の波長のオーダで制御することは難かしく、この点１０
１からの反射光と点１０２からの戻り光の位相差はディ
スク上の位置によって異なりその結果レーザ光の検出系
に入射する光強度が変化する。従ってディスクを回転し
なからレーザ光を照射しディスク上の各位置を連続的に
再生した場合再生光強度が変化し、これがノイズとなる
。

また記録の場合にもディスク上の位置によって記録薄膜
に吸収されるレーザ光量に差が生じ、同じレーザ光出力
で記録しても記録状態が異なるいわゆるムラ書きとなり
再生時のノイズとなる。通常合成樹脂の屈折率は１．６
前後であり界面２０１の反射率は４〜５％ある。このノ
イズを避けるにはこの反射率が０．５％以下におさえる
必要がある。

従来このような現象を避けるため第２図すのように十分
厚い（基板の厚さと同程度の０．６朋〜Ｓ朋くらい）密
着保護層３２を設は密着保護層の表面では透過光が十分
波って戻り反射光がほとんど再生光検出系に入射しない
ような構造を用いていたが、ディスク全体の体積・重量
が大きくなるという欠点があった。またこのような構造
の密着保護層は基板と同様な透明板を透明接着剤では９
つけるといった、複雑な形成法が要求され、また原材料
も高価となりディスクのコスト・アップの要因となって
いた。

またこのような現象をさける為の他の方法として不透Ｅ
Ａな保護層を設けることが試みられたが、金属等で形成
した保護層では熱伝導率が大きく、記録薄膜がレーザ光
照射により昇温することを妨げるという点で実用に耐え
なかった。また合成樹脂中に顔料を混入して不透明にす
ることも試みられたが、記録薄膜と保護層の界面で記録
膜と顔料が接触する部分と合成樹脂本体が接触する部分
で、光学的・熱的特性が異なり記録・再生時にノイズが
発生し実用に供するに至らなかった。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、記録・再生時の
ノイズが少なく、体積・重量が小さく、製造が容易で安
価な光記録ディスクおよびその製造方法を提供すること
にある。

問題点を解決するだめの手段 透明な基板上にレーザ光等の光の照射により何らかのそ
の状態が変化する記録薄膜を設け、この記録薄膜上に透
明な合成樹脂からなる保護層を設け、さらにその上に不
透明な合成樹脂からなる層を設ける。

作　　用 記録薄膜を透過した光は保護層表面（外気との界面）に
到達せず保護層表面からの反射光がなくなシ再生光検出
系に戻ってこす、再生時のノイズが発生しない。また記
録薄膜に直接接触する材質は従来例と同様の透明かつ熱
伝導率の低い合成樹脂を用いることが出来、記録感度の
低下もなく、保護層材質自身によるノイズの発生もない
。

実施例 第１図に本発明の実施例の一形態を示す。１は透明な基
板で、光学的に物質かつ内部異物の少ない材質を用いる
。例えばソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、パイレック
スガラス、石英ガラス等のガラス板、ポリエチルテレフ
タレート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタア
クリレート樹肪、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテル
サルホン樹脂等の樹脂板を用いることが出来る。厚さは
０．５ｆｆｌｌｌ〜５ＭＭ程度の範囲が通常用いられる
。２は光照射により状態の変化する記録薄膜であり、例
えば、Ｇｅ−Ｔｅ−８ｂ−３系薄膜、　Ａｓ−３ｅ−Ｇ
ｅ　−８系薄膜（特開昭５２−４６４６４号公報参照）
のようなアモルファス、カルコゲン化物薄膜、あるいは
ＴｏおよびＴ　ｅ　Ｏ２からなるＴｅ０ｘ（○＜Ｘ＜２
　）を主成分とする酸化物系薄膜（特公昭６４−３７２
５゜５４−７４５７号公報、同５４−７５５８号公報参
照）等が用いられる。　これらの材料は光照射により形
状変化を伴なわずに屈折率、吸収係数のうち少なくとも
いずれか１つが変化する。３は透明な合成樹脂による密
着保護層で材質としては透明で平滑な層を形成するコー
ティング剤であれば使用できるが、機械的強度、記録薄
膜との密着性等を考慮して選択をする必要がある。例え
ばニトロセルロースラッカー、メラミン樹脂系塗料、エ
ポキシ樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、アミン樹
脂系塗料、ポリエステル樹脂系塗料、ポリシロキサン系
樹脂塗料等が用いられる。形成方法としては材料に応じ
てスピナコート法、ディッピング法、スプレー法、バー
コード法、ロールコート法等が適用できる。４は不透明
な合成樹脂からなる層で、材質としては上記透明な合成
樹脂層３に用いる材質に顔料（または染料）を添加して
光吸収性にした材質を用いることが出来る。形成法も上
記透明な合成樹脂層３の形成法と同様の方法が使える。

本発明の目的を達成する為には不透明合成樹脂層４は十
分な光吸収性を有するだけではなく、透明合成樹脂層３
との界面の反射率が十分低いことが必要である。従って
不透明合成樹脂層４の母材となる透明合成樹脂の屈折率
と透明合成樹脂層３の屈折率の差は小さいことが望まし
く、等しいことが最も望ましい。従って両者は同じ透明
合成樹脂を用いることが望ましい。

不透明層において添加する材料は染料よりも顔料が望ま
しい。染料添加の場合は光の吸収係数が相対的に小さい
為その効果を得るには不透明合成樹脂層４の厚さを犬き
くせざるを得なくなるからである。顔料添加の場合、用
いられる材料としては合成樹脂に適用できる顔料ならす
べて使用可能であるが、用いる光の吸収が大きいものが
特に有用である。通常光記録ディスクの記録再生には波
長６３３　ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ、７８０〜８４０ｎ
ｍの半導体レーザが最もよく用いられているが、この場
合は黒色のカーボンブラック、セラミックプラック、緑
色の酸化クロム、青色のウルトラマリ／ブルー等が用い
られる。使用する波長の光の吸収が小さくとも十分な光
散乱性の得られる顔を用いても本発明に示す効果が得ら
れる。白色の酸化チタンがこの意味では有用である。

第４図に以上述べた実施例の詳細を示す。第４図すにお
いて基板１から入射した記録再生用光線（口承せず）の
うち記録薄膜２を透過した光は不透明合成樹脂層４ａ中
の顔料によって吸収あるいは散乱されて外気との界面４
０１に到達する光量が小さくなり従って界面４０１から
反射して再び不透明樹脂層４を通ってくる光量が小さく
なる。

この光量を実効的に０．５％以下にするには界面４０１
の反射率は（通常合成樹脂の反射率は１．５前後である
から）４％前後であるから不透明樹脂層の透過率は３６
チ以下であることが必要である。

またこの透過率が１６％以下であると実効的に反射光量
を０．１％以下にすることが出来る。

また透明合成樹脂層３と不透明合成樹脂層４ａとの界面
３０１０反射率は両者の屈折率差を小さくすることで小
さくなりこの面からの反射光を抑えることができる。界
面の反射率を０．６％以下にするには両者の屈折率差は
０．２以下であることが必要である。さらにこの屈折率
差が０．１以下であると反射率を０．１％以下にするこ
とが出来る。

なお第４図ｄに示すように第４図すの構成における透明
合成樹脂層３がない構成の場合には、従来例の問題点の
記述で言及したように、不透明合成樹脂層４ａ中の顔料
が記録薄膜との界面２０１上に存在する為、これが光学
的、熱的不均質性の原因となり記録再生時のノイズとな
る可能性があるが、外気との界面４０１からの反射光を
小さくする効果はある。

次に具体的な実施例による実験結果を示す。

実施例１ 基材にキャスティング法によって作られたポリメチルメ
タアクリレートＰＭＭＡ板の厚さ１．２ｆｆｌ。

直径３００朋の円板を用いる。この基板を真空蒸着装置
中で回転させ、ＴｅとＴ　ｅ　Ｏ２をそれぞれ別の２個
の蒸発源から真空蒸着を行ない、この２個の蒸発源から
の蒸着速度を独立に制御し、基板上でＴｅ０ｘ（ｘ埃１
．２）薄膜を形成する。このＴｅｏｘ薄膜が蒸着された
面にウレタンアクリレート系のオリゴマー（例えば日本
合成化学工業製商品名ＸＰ−４２００Ｂ、屈折率１．６
）を主成分とする紫外線硬化性塗料をスピナコート法で
厚さ約１６μｍに塗布した後、４ＫＷ高圧水銀ランプで
約３０秒間紫外線を照射し、重合硬化させる。紫外線硬
化性樹脂は硬化速度が速く、小規模な装置で簡便に硬化
することが出来る。また硬化収縮が小さいことや、硬化
に熱を使わないこと、溶剤を使わないこと、などから記
録薄膜に物理的、化学的な影響を与えずに硬化を行なう
ことが出来、光記録の保護層には特に有用である。さら
にこの上にポリスチレン樹脂（屈折率１．Ｓ）Ｓ重量部
をキシレン１００重量部に溶解しさらにセラミックプラ
ック５重量部を分散させて作成した溶液をスピナコート
法で厚さ約１０μｍ塗布し、常温で自然乾燥させる。こ
のようにして形成した不透明樹脂層の波長６３３　ｎｍ
での透過率は約３０チであった。このようにして作られ
た光ディスクを回転数１８０゜ｒｐｍ　で回転させ波長
６３３　ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザ光をＮＡ　Ｏ，５の収
束レンズで収束して、基板のＰＭＭＡ板を通して記録薄
膜面上に焦点を合わせて収束させ、その反射光を検出し
た。Ｈｅ−Ｎｅレーザ光を記録薄膜を変化させる閾値よ
りも十分低い１ｍＷ程度にして反射光強度をモニターし
た。

不透明樹脂層を設けないディスクの場合はスパイク状の
ノイズが発生したが、不透明樹脂層を設けたディスクで
はこのノイズは発生しなかった。

実施例２ 基材にポリカーボネート樹脂の厚さ１．２朋、直径１２
０ｆｆｆｆの円板で表面に巾０．６μｍ、深さｒｏｎｍ
の凹状の溝がピッチ１．６μｍでスパイラル状に形成さ
れ円板を用い、この基板上に実施例１に記述したのと同
様な方法にＴｅとＴｅＯ□を主成分とする酸化物系薄膜
Ｔｅ０ｘ（ｘ汝１．１）蒸着して記録薄膜を形成した。

この記録薄膜上にアクリルウレタン系のオリゴマー（チ
オコール社製商品名ユビサン８９３、屈折率１．６）を
主成分とする紫外線硬化性塗料を約２０μｍ厚で、スピ
ナコート法で塗布し、４ＫＷ高圧水銀ランプにより約６
０秒間紫外線を照射して紫外線硬化性塗料を重合硬化さ
せる。さらにこの上に、ポリスチレン樹脂１０重量部を
キシレン１００重量部に溶解し、さらに鉄黒（Ｉ　ｒｏ
ｎ　０ｘｉｄｅ　）１０重量部を分散させて作成した塗
料を、スピナコート法で厚さ約２０μｍに塗布し、常温
で自然乾燥した。この場合不透明樹脂層の波長８３〇−
における透過率は約１０％であった。このようにして作
られた光ディスクを回転数１８００　ｒｐｍで回転させ
、波長８３０　ｎｍの半導体レーザ光をＮＡ　Ｏ，ｔｓ
の収束レンズで収束して、基板のポリカーボネート樹脂
板を通して記録薄膜面上に焦点を合わせて照射した。レ
ーザパワー７ｍＷで周波数２　、　ｓＭＨｚ　　の単一
周波数信号を記録し、レーザパワー１ｍＷで再生を行な
った。不透明樹脂層のある場合とない場合を比較すると
、２．５ＭＨｚ　　の再生信号振巾に変化はなかった。

つまり記録感度に差異はなかった。しかしノイズ成分に
差があり、２、５　ＭＨｚ　　バンド巾３０　ＫＨｚ　
　でのＣ／Ｎ比は不透明樹脂層がない場合は４９ｄＢで
あったのに対し不透明樹脂層がある場合は５２　ｄＢで
あった。

また６　００　ＫＨｚの低域のノイズも不透明樹脂層が
ある場合の方が約ｅｄＢ低かった。

発明の効凍 本発明によれば、記録・再生時における保護膜と空気の
界面からの反射に起因するノイズが少なく高品質の信号
の記録再生が可能な光記録ディスクを提供することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録ディスクの構成を示す部分断面
図、第２図ａ　、　ｂ、は光記録ディスクの従来例を示
す部分断面図、第３図は従来例の問題点を説明する説明
図、第４図は不透明合成樹脂層を設けた光ディスクを詳
細に示す部分断面図である。 １・・・・・・透明基板、２・・・・・・記録薄膜、３
，３ａ・・・・・・透明合成樹脂層、４，４ａ・・・・
・・不透明合成樹脂層、５，５ａ・−・・・・光路、６
・・・・・・レンズ、３１．３２・・・・・・密着保護
層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 第　２　図 第３図 ７界面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）透明な基板と、この基板上に設けられ、光照射に
   より状態の変化する記録薄膜と、この記録薄膜上に設け
   られた透明な合成樹脂層と、この合成樹脂層上に設けら
   れた不透明な合成樹脂層とを備えたことを特徴とする光
   記録ディスク。
2. （２）不透明な合成樹脂層が透明な合成樹脂層を形成す
   る材質と屈折率の差が０．２以下の材質に顔料あるいは
   染料を添加した材質からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光記録ディスク。
3. （３）不透明合成樹脂層の光透過率が３５％以下である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光記録デ
   ィスク。
4. （４）記録薄膜は光照射により形状の変化を伴なわずに
   、屈折率、吸収係数のうち少なくともいずれか一方が変
   化する材料からなることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の光記録ディスク。