JP2531762B2

JP2531762B2 - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2531762B2
Application number: JP63275247A
Authority: JP
Inventors: 敏夫羽田; 誠小橋; 悌次郎北尾; 市郎伊地知; 謙野田
Original assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1996-09-04
Anticipated expiration: 2011-09-04
Also published as: JPH02122437A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は追記形光ディスク類のような光記録体に用い
る光記録媒体にかかわり、特に、単位面あたりの記録量
向上に好適な光記録媒体の構成に関する。

〔従来の技術〕

色素を光記録媒体として用いる例に関しては古くから
発表されており、例えば、特開昭56-154087号公報に
は、銅フタロシアニン膜に光を照射してピットを穿ち記
録する例が記載されている。しかし、この方法では、本
発明のごとく積層膜の各層ごとに記録し、読み取ること
はできない。

また、社団法人近畿化学協会機能性色素部会資料No.
6,pp17-22（昭和63-2）に記載の南波、松井氏による
「光ディスク用安定化シアニン色素材料」なる文献に
は、シアニン系の色素による極薄（厚さ0.05〜0.1μ
ｍ）の塗膜面に光を照射して情報を記録する例が示され
ている。この例の斜断面を模式化したものを第３図に示
す。第３図において、31は透明成膜基板32に形成された
光記録媒体層であり、そのうち311は未記録部であり、3
12は光照射記録部である。しかし、本文献には、本発明
のごとき塗膜の逐次積層、各層ごとの異種情報の多重記
録にかかわる状況は表されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、単位面あたりの記録量の増大は、
照射光の短波長化や光走査密度の増大などに依存するこ
とになろう。しかし、これら従来技術で、例えば記録量
を現在レベルの２倍に増やすことは、現在の半導体レー
ザの特性や、照射光路系の構成から見て、その実現は困
難である。

本発明の目的は、上記のような現在の技術により制約
を受けることなく単一光走査線への多重記録により単位
面あたりの記録量の増大を図ることを目指し、それを実
現しうる光記録媒体を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、以下述べるような記録媒体の構成と波長
の異なる複数種の光の合成、および弁別分離を行うこと
により、達成される。

すなわち、光吸収波長が100nm以上異なる複数種の色
素を主成分とする膜をそれぞれ、例えば案内溝付き透明
基板上に逐次形成・積層して、これを光記録媒体とし、
該媒体構成層の主成分各色素の吸収波長に一致した波長
の複数種のレーザ光を合成してなる光を該媒体層に照射
する。これにより、光記録媒体をなす各層ごとに、主成
分たる色素の吸収波長と波長が異なる光を透過し、波長
が等しい光のみを選択的に吸収し、同時に光−熱変換に
より発熱して該部位の変色を促し、照射した光に変調さ
れている情報の記録ができる。

そして、上記記録光と同一波長で強さのみを減じた光
を記録時と同じ手順で合成した上で、この光を記録痕が
設けられた媒体層に照射する。これにより、媒体層で
は、記録時と同じ機構で、当該色素の吸収波長と異なる
波長の光を透過し、波長が等しい光を吸収するが、記録
痕部では熱変態した分だけ吸収率が低下、すなわち反射
率が大きくなっているので、その光の相当分は反射して
該媒体層からの戻り光となり、媒体層への光の照射元で
ある光路系に戻る。そして、合成レンズにおいて光記録
媒体の各層から戻った微弱な戻り光を弁別・分離して、
それぞれを電気信号に複元する読み取り系に戻すこと
で、記録・読み取りが完結する。

本発明は、上記光記録に用いる、基板上に光吸収波長
が可視光域から近赤外光域の範囲内にあって吸収波長が
それぞれ異なる色素をそれぞれ主成分とする複数種の膜
を積層してなる光記録媒体において、上記複数種の膜を
それぞれ塗膜により形成し、かつ塗膜間に光重合樹脂薄
層を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上記した解決手段における課題は、光記録媒体となる
色素の選定、その色素による媒体層の構成、光記録痕か
らの微弱な戻り光の発生、およびその戻り光の弁別読み
取りにあるが、これらについて以下詳説する。

本発明に用いる色素としては、吸収波長選択性を第１
として、このほかに該吸収波長から100nm以上離れた波
長をもつ光に対する透過性や、光の吸収・発熱による熱
変態によって出来る変態部では反射率が10％ないし20％
増大し、異波長の光は透過することなどが必要である。
また、上記に加えて、色素の熱変態には色素の溶融また
は蒸発が付随しないことが必要である。これは、溶融、
蒸発などがあれば、膜の積層状態が光照射・相変態前後
で変化することになり、この抑制への処置が必要になる
からである。

上記の点を考慮して、色素には、下記のような構造式
をもつシアニン系色素を選ぶ。

この色素は、両端の環部を連ねる鎖部にあるメチン基、
−CH＝CHに添えた数によって吸光波長が変る。すなわ
ち、上記の構造式に見られるメチン基数が３では、吸光
波長は約830nm、メチン基数が２では約650nm、メチン基
数が４では約1050nmとなり、メチン基数によって吸光波
長はそれぞれ約200nmずつ異なる。また、この色素は、
自身で吸光・発熱して熱変態するが熱変換性が良いの
で、発色剤と混ぜて複合化することもできる。さらに、
この色素は、吸光波長を外れた波長の光の透過性が高
く、光記録媒体として求められる特性を備えている。従
って、これらの特性を目的に合ったように使えばよい。

本発明では、光記録媒体の媒体層として、上記のよう
に、複数種の膜をそれぞれ塗膜により形成し、かつ塗膜
間に光重合樹脂薄層を設ける構成としたので、積層媒体
の形成を安定して行えるようになり、積層膜自体の性能
劣化を防止できる。

また、上記した媒体層への記録は、色素の具備する特
性を損ねなければ良いので、この点を留意すれば解決で
きる。残った課題として、光記録痕からの微弱な、すな
わち照射光の数分の１に光量が減じた波長が異なる複数
種の戻り光の弁別読み取りがあるが、これに関しては、
別途出願する光合成・分離レンズ系を主構成体とする発
明の技術を用いて解決できる。

〔実施例〕ここでは、まず本発明の実施例についての一般事項と
要点を示し、次いで詳細を具体例により説明する。

第１図は積層構造の光記録媒体と別部位光照射による
多重記録法および記録痕跡形成の状況を、また第２図は
積層構造の光記録媒体と同一部位光照射による多重記録
法および記録痕跡形成の状況など、本発明による光記録
媒体に係わる要件をそれぞれ模式的に示したものであ
る。

まず、使用するレーザ光源としては、小形軽量で、か
つ汎用的である発振波長がそれぞれλ_１:650nm、λ_２:8
30nm、λ_３:1310nmの半導体レーザを選んでいる。な
お、両図では、光記録媒体の構成の基本的な複層を示し
ているので、半導体レーザの波長として、例えばλ₁₁，
λ₂₁:650nm、λ₁₂，λ₂₂:830nmを採ることにする。

ここで、レーザ光の波長650nmに合う吸収波長の色素
としては、前出のシアニン色素の構造式で環部間の連結
鎖をなすメチン基−CH＝CH−の数が２であるものを、ま
たレーザ光の波長830nmに対応する色素としては上記メ
チン基が３であるものをそれぞれ選ぶ。そして、これら
の色素をそれぞれ微粒化して、色素粒子の比表面積を増
大し、吸光−発熱面積を拡大するとともに、分散媒質に
よるぬれ性を良くして分散性の向上を図る。次いで、こ
の微粒化した色素を主成分とし、必要に応じて顕色剤、
接着剤などを加えて、分散媒質により溶解または懸濁し
て塗料化する。この場合、主剤の色素に加える塗料化助
剤は、色素の吸光−発熱性や発色性を損ねないものであ
ることが必要である。

次に、第１図および第２図に示すように光走査の案内
凹凸を片面に設けた透明樹脂板または透明ガラス板を透
明成膜基板11として、該基板を高速に回しながらその案
内凹凸の設けられている面上に、上記のようにして作成
された塗料を滴下・塗布し、これを乾かして透明成膜基
板11に直接形成された第１の媒体層12を得る。さらに続
いて、別種の塗料を上記操作と同じ手順で第１の媒体層
12の面上に滴下・塗布し、これを乾かして第２の媒体層
13を積層し、両媒体間の界面を判然として分った逐次積
層形の記録媒体層14を設けてなる光ディスク類、光カー
ド類の原板を得る。

ここに示した塗膜の厚さはいずれも0.1μｍ以下であ
り、そのため、厚板から裁断して得られるディスクまた
はカードの面内における膜厚の変動量を規定値に対して
±0.01μｍの範囲に抑えることが必要である。

なお、塗膜により積層媒体を形成する場合は、塗料可
溶剤が必須であるが、逐次積層ではその影響は不可避で
あり、放置すれば鮮明な色素界面を形成できない。そこ
で、本発明では、光学的にその存在が無視できる光重合
樹脂、いわゆる2Pレジンの厚さ0.05μｍの薄層（図示せ
ず）を各色素間に設けている。

上記のようにして得た光ディスクまたは光カードなど
光記録体への光照射記録および読み取りの方式として
は、第１図に示すように、光照射面から見て凸部と凹部
とに分けてそれぞれに記録する複層別部位記録と、第２
図に示すように、凸部、凹部のいずれかに色素膜のみを
異にして記録する複層同部位記録とがある。これら記録
および戻り光の読み取りを果たすには、第４図に示すよ
うな波長の異なる複数種の光の合成および分離のできる
光学系を必要とする。

上記した第１図に示す別部位記録では、光照射面から
見て凸部、つまり短焦点面に形成した第１の媒体層12に
波長がλ₁₁の低波長光123を、同様に凹部、つまり長焦
点面に形成した第２の媒体層13に波長がλ₁₂の高波長光
133をそれぞれ照射する。光照射の一例を挙げると、ま
ず照射光は発振光波長の異なる複数種のレーザダイオー
ド（図示せず）をそれぞれ光源としてそれぞれ発射さ
れ、コリメータレンズを経てダイクロイックプリズム
（いずれも図示せず）で合成し、第４図（ｂ）の符号4
2、同図（ｃ）の符号43に示すような縦、横の両方向光
軸非対称形色収差レンズに入射する。ここで、波長別に
縦、横の光軸を異にして、レンズ42ではそれぞれ符号42
1と422の点に、レンズ43ではそれぞれ符号431と432の点
に焦点を結ぶ。そして、これら焦点が上記した第１の媒
体層12および第２の媒体層13の中にあるようにすれば、
第１の媒体層12には波長がλ₁₁の光123が照射されて記
録痕122が、第２の媒体層13には波長λ₁₂の光133が照射
されて記録痕132が、それぞれ形成される。

また、第２図に示すような同部位記録では、記録は光
照射面から見て凸部に行っても、また凹部に行ってもよ
いが、第２図では凹部、いわゆる案内溝部への記録状況
を示している。そして、第１の媒体層12には波長がλ₂₁
の光223を照射し、第２の媒体層13には第１の媒体層12
を透過した波長がλ₂₂の光233を照射する。光照射の一
例を挙げると、まず照射光は発振光波長の異なる複数種
のレーザダイオード（図示せず）をそれぞれ光源として
それぞれ発射され、コリメータレンズを経てダイクロイ
ックプリズム（いずれも図示せず）で合成され、第４図
（ａ）の符号41、同図（ｄ）の符号44に示すような縦方
向光軸非対称形色収差レンズに入射する。ここで、波長
別に縦光軸を異にして、レンズ41では符号413と414の点
に結像し、レンズ44では符号441と442の点に結像する。
そして、これら結像点が上記した第１の媒体層12および
第２の媒体層13の中にあるようにすれば、第１の媒体層
12には波長がλ₂₁の光223が照射されて記録痕222が形成
され、第２の媒体層13には第１の媒体層12を透過した波
長がλ₂₂の光233が照射されて記録痕232が形成される。

上記のようにして記録を完了して生じた記録痕、例え
ば第２図に示す記録痕222,232からの情報の読み取り
は、記録と同手順で記録痕222,232に強さのみを減じた
光を照射し、記録痕222,232からの反射による微弱な戻
り光を読み取ることによって行われる。すなわち、記録
光、例えばレーザ光223,233のパワーはレーザダイオー
ドの発振出力で約10mWであるのに対し、読み取り光はそ
の約1/3の3mWであり、また、記録痕222,232からの反射
戻り光は記録痕222,232の光反射性に由来するのでさら
に減じ、電気出力換算で0.5mWないし0.8mW相当になる。
これは、第１および第２の媒体層12,13では光照射によ
って該媒体膜の光吸収率が減じ、光反射率が約10％から
20％ないし30％に増したことと、さらに反射率変化誘発
と同理由による選択的吸光波長の移動に伴って照射光波
長の不整合が生じることなどによるものである。ただ
し、戻り光のパワーが0.5mWないし0.8mW相当値であれ
ば、実用的には十分な値にあるといえる。また、第２の
媒体層13の記録痕232への読み取りの照射光と該記録痕
からの反射戻り光については、第１の媒体膜12を、記録
痕222であるか未記録部121であるかを区別することなく
無作為に通過して第２の媒体層13の記録痕232に到達
し、同様にして反射光は戻ってくる。ここで、第１の媒
体層12の記録痕222と未記録部121とは波長によって光透
過率が異なり、この違いが大きければ、第１の媒体層12
の透過場所によって第２の媒体層13への照射光量の変動
や第２の媒体層13からの戻り光量の変動が生じることに
なるが、実際には第１の媒体層12の波長選択性の機能す
る範囲内の相違であり、上記のような変動は無視または
必要に応じて戻り光信号の電気的処理で対応ができる。
なお、第１図に示すような別部位記録とその読み取りで
は、上記したレーザ光が第１の媒体層12を透過する状況
は生じない。

以下、具体的事例によって、詳細な条件や状況を説明
する。

実施例1: 本実施例では、先に第１図で大要を示した手順に拠っ
ている。まず、照射光として波長λ₁₁:650nm、λ₁₂:830
nmのものを選び、これに対応する色素は、第１の媒体層
12用として、前記したメチン基数が２にあるシアニン色
素を、また第２の媒体層13用として、メチン基数が３に
あるシアニン色素をそれぞれ選び、これらを主成分とし
てそれぞれを塗料化し、該塗料を、片面にピッチ1.5μ
ｍ、内凹部幅0.8μｍの螺旋状に案内溝を刻してなるプ
レス成形のポリエステルフィルムを透明成膜基板11とし
て、塗布・成膜した。まず、第２の媒体層13を塗工し、
その上に光重合樹脂いわゆる2Pレジンの薄膜を形成した
後、第１の媒体層12の順序で逐次積層塗工した。なお、
2Pレジン薄膜はスピンコートにより形成するが、光学的
には2Pレジン薄膜の存在は無視できるので、以下の記述
は省略する。塗膜の厚さは、塗面の平均値で0.08μｍで
ある。なお、本実施例では、基板を回転して、その面上
に塗料を滴下・塗布しているが、ロールコート法によっ
て原反フィルム面上に連続塗工してもよい。

上記のようにして得たディスク原板を所定の寸法、形
状にサイジングし、これに第１図および第４図（ｂ）に
示すようにして、透明成膜基板11の光照射面から見て凸
部に形成されている第１の媒体層12には、波長λ₁₁:650
nmの照射光123によって第１の情報を、また光照射面か
ら見て凹部に形成されている第２の媒体層13には、波長
λ₁₂:830nmの照射光133によって第２の情報をそれぞれ
記録した。ここで、光ビームは、結像面においてそれぞ
れ0.7μｍ、発振出力はλ₁₁光:6mW、λ₁₂光:10mWであっ
た。なお、照射光量は、いずれも色素の溶融、軟化など
による媒体層の変形の生じない温度上昇にあるように制
御されていた。

また、光照射によって媒体層に刻まれた記録痕122,12
3からの反射による戻り光の読み取りについては、記録
と同手順で、照射光量をλ₁₁光:2mW、λ₁₂光:3mWに減じ
て行った。そして、戻り光は電気量換算でλ₁₁光:0.3m
W、λ₁₂光:0.3mWであった。また、λ₁₁光とλ₁₂光との
干渉によるノイズ量は微弱であり、実用上の障害にはな
らないものであった。

実施例2: 実施例１で用いたと同じ塗膜媒体を形成してなるディ
スクを使い、これに第２図および第４図（ａ）に示すよ
うにして、透明成膜基板11の凹部に形成されている第１
の媒体層12には波長λ₂₁:650nmの光を照射して第１の情
報を、また同部位の第２の媒体層13には波長λ₂₂:830nm
の光を照射して第２の情報をそれぞれ記録した。記録時
の光照射の条件は、光学系に第４図（ａ）に示すものを
用いた以外は実施例１と同じである。このようにして得
た記録体の状況は、第２図に模式化して示した通りであ
る。本実施例の場合は、情報１と情報２とがそれぞれ単
独に記録されている部分と、情報１と情報２とが重畳し
て記録されている部分とが混在することは避けられな
い。

また、光照射によって媒体層に刻まれた記録痕222,23
2からの反射による戻り光の読み取りについては、記録
と同手順で、照射光量をλ₂₁光:2mW、λ₂₂光:3mWに減じ
て行った。このとき、長波長にあるλ₂₂光は、第１の媒
体層12の記録痕222と未記録部121とが混在する層を経て
第２の媒体層13に到達し、該膜の記録痕232で反射し、
その戻り光は入射時とは逆向きに第１の媒体層12を経て
光学系41に戻る。ここでは、第１の媒体層12の存在が外
乱因子となるわけであるが、実際には、第１の媒体層12
の記録痕222の形成部におけるλ₂₂光に対する光透過率
は未記録部121より数％ないし10％程度減じて、該媒体
層を通過する光の光量減少を惹起するけれども、実用的
には、上記した光照射による戻り光は0.1mW相当量であ
って、ノイズ分量は微弱であり、電気的に十分に対処で
きる範囲内にある。なお、第１の媒体層12の記録痕222
からの戻り光（λ₂₁光）の光量は0.3mW相当であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、吸収波長がそれぞれ異なる色素をそ
れぞれ主成分とする複数種の膜を積層して作成される光
記録媒体において、上記複数種の膜をそれぞれ塗膜によ
り形成するとともに、塗膜間に光重合樹脂薄層を設ける
構成にしたことにより、積層媒体の形成を安定に行える
ようになり、積層膜自体の性能劣化を防止できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による光記録媒体と、該光
記録媒体にそれぞれ別部位光照射および同一部位光照射
によって多重記録する方法とそれによる記録痕形成の状
況とを示した斜視模式図、第３図は従来方式による記録
法とそれによる記録痕形成の状況とを示す斜視模式図、
第４図は本発明の実施例で波長の異なる複数の光の合成
・分配に用いる非対称形色収差レンズの原理図である。符号の説明 11……透明成膜基板 12……第１の媒体層 13……第２の媒体層 14……記録媒体層 121……未記録部 122,132,222,232……記録痕

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者北尾悌次郎大阪府堺市百舌鳥梅町４丁804番地大阪府立大学工学部応用化学教室内 (72)発明者伊地知市郎大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (72)発明者野田謙大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電工株式会社内 (56)参考文献特開昭62−167088（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−152528（ＪＰ，Ａ) 特開昭51−138403（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に光吸収波長が可視光域から近赤外
光域の範囲内にあって吸収波長がそれぞれ異なる色素を
それぞれ主成分とする複数種の膜を積層してなる光記録
媒体において、上記複数種の膜をそれぞれ塗膜により形
成し、かつ塗膜間に光重合樹脂薄層を設けたことを特徴
とする光記録媒体。