JPH0544738B2 - - Google Patents

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
行なう光記録デイスクおよびその製造方法に関す
るものである。

従来例の構成とその問題点 レーザ光のレンズ系によつ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ツトを作
ることが出来る。従つ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ツ
トを作ることが可能である。これを情報の記録・
再生に利用したのが光記録デイスクである。

光記録デイ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ツト光照射によつて
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、デイスクをモータ等による回転
手段により回転させ、このデイスクの記録薄膜面
上にレーザ光をレンズ系によつて収束し照射す
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・
デイスクの光スポツ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ツトを照射
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Bi、Teあるいはこれらを主成分
とする金属薄膜、Te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。また他にアモルフアスカルコ
ゲン化物薄膜、TeおよびTeO₂からなるTeOxb
（Ｏ＜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。

通常光記録デイ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、デイスクへの記録・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つて）侵入させないよう
にする為である。このような構成を取つた場合に
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つて生ずる物理的・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・サンドイツ
チ構造の保護構造を取るが、これは構造が複雑で
デイスク全体の体積・重量が大きいためデイスク
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１図ａはこのよう
な構造のデイスクの部分断面図である。１は透明
基板、２は記録薄膜、３は密着保護層である。こ
のようなデイスクへの記録・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−Neレーザ、GaAlAs系半導体レーザ等が用
いられる。従つて通常光の波長は300nｍ〜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、0.5mm〜５mmくらい（また基板
の直径は数cm〜数100cm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
イスクの体積・重量の点から言えば保護層厚は少
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樹脂材
料でかつ厚さも500nｍ〜200μｍ程度の範囲が好
ましい。

しかし、前記のアモルフアス・カルコゲン系記
録薄膜や、TeとTeO₂からなるTeOx（Ｏ＜ｚ＜
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５％
〜50％）、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（外気に接した面）に
反射して戻つて来る。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つ
た。以下図面を用いて詳述する。第２図において
１は透明基板、２は記録薄膜、３は密着保護層、
４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４によつて光路５を通つて透明基板
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４を
通つ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３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１０２から発したごとく光路５ａに従つてレ
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光は互いに干渉し
合つて強度が変化する。

スピナ法やスプレー法で形成した樹脂層の厚さ
は光の波長のオーダで制御することは難かしく、
この点１０１からの反射光と点１０２からの戻り
光の位相差はデイスク上の位置によつて異なりそ
の結果レーザ光の検出系に入射する光強度が変化
する。従つてデイスクを回転しながらレーザ光を
照射しデイスク上の各位置に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イスク上の位置によつて記録
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。

従来このような現象を避けるため第１図ｂのよ
うに十分厚い（基板の厚さと同程度の0.5mm〜５
mmくらい）密着保護層３ａを設け密着保護層の表
面では透過光が十分拡つ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、デイスク全体の体積・重量が大きくなると
いう欠点があつた。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りつ
けるといつた、複雑な形成法が要求され、また原
材料も高価となりデイスクのコスト・アツプの要
因となつていた。

またこのような現象をさける為の他の方法とし
て不透明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つた。また樹脂中
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つた。

発明の目的 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イスクおよびその製
造方法を提供することにある。

発明の構成 本発明の光記録デイスクは、前記目的を達成す
る為に、透明な基板上に設けられたレーザ光等の
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、さらにこの記録薄膜上に透明な樹脂
による保護層を設け、この透明樹脂からなる保護
層の表面を光散乱面としたもので、このような構
成を取ることにより前記従来例において詳述した
ような記録薄膜を透過した光は保護層表面で散乱
され再生光検出系に戻つて来ず、再生時のノイズ
が発生しないものである。

なお、ここで言う散乱面とは記録薄膜上に収束
されたレーザ光のうち記録薄膜を透過した光が保
護層表面で拡がる面積内において十分光を散乱さ
せる機能を持つものを言う。通常NA0.3〜0.7程
度の収束レンズでレーザ光を収束する場合、この
面積は保護層の厚さｔに対して、0.6〜1.4×ｔ程
度の円の面積に相当する。従つてこの面積よりも
十分小さい光散乱機能を有した部分が均一に保護
層表面に分布していることが必要である。

実施例の説明 第３図に本発明の実施例の一形態を示す。１は
透明な基板で、光学的に均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、パイレツクスガラス、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
脂、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
0.5mm〜５mm程度の範囲が通常用いられる。２は
光照射による状態の変化する記録薄膜であり、例
えば、Ge−Te−Sb−Ｓ系薄膜（Phys.Rev.
Letters21（1968）1450参照）、As−Se−Ge−Ｓ系
薄膜（特開昭52−46464参照）のようなアモルフ
アス、カルコゲン化物薄膜、あるいはTeおよび
TeO₂からなるTeOx（Ｏ＜ｘ＜２）を主成分とす
る酸化物系薄膜（特公昭54−3725、54−7457、54
−7558参照）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
数のうち少くともいずれか１つが変化する。３ｂ
は透明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イング剤であれば使
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
セルロースラツカー、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
ノ樹脂系塗料、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。塗布方法と
しては材料に応じてスピナコート法、デイツピン
グ法、スプレー法、バーコート法、ロールコート
法等が適用できる。透明樹脂による保護層の表面
１０２ｂは表面がこの樹脂層の厚さｔに対して1/
１０ｔ以下の周期で荒らされた凹凸面を形成してい
る。このような面は前記透明樹脂層を形成後その
表面を粗い研磨処理を施すことによつて形成する
ことが出来る。例えばサンドペーパー処理、サン
ドブラスト処理等が有効である。特にサンドブラ
スト処理はデイスク全面を同時にかつ均一に処理
することが可能な為特に有効である。また他の方
法として密着保護層表面を有機溶剤で短時間処理
して表面を侵し散乱面を作る方法がある。使用す
る有機溶剤は保護層の材質によつて選択しなけれ
ばならないが、一般的にはトリフロルエチレン、
パークロルエチレン、メチルエチルケトン等に用
いられる。

次に具体的な実施例による実験結果を示す。

実施例 １ 基材にキヤステイング法によつて作られたポリ
メチルメタアクリレートPMMA板の厚さ1.2mm、
直径300mm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TeO₂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
TeOx（ｘ≒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）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15μｍ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。
この密着保護層表面を10000番程度の研磨剤を用
いたサンドプラストで約60秒間処理すると表面に
平均周期約1μｍ深さ約0.5μｍ程度の細いキズがつ
き表面が光散乱面となる。また1000番程度の研磨
剤を用いたサンドブラストで約60秒間処理すると
表面に平均周期約10μｍで深さが約5μｍの凹凸キ
ズがつき表面が光散乱面となる。これらのデイス
ク回転数1800rpmで回転させ波長633nｍのHe−
Neレーザ光をNA0.5の収束レンズで収速して、
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、こ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。サンドブラストを施さないデイスクの場
合にはスパイク状のノイズが発生したが1000番の
研磨剤でサンドブラスト処理したデイスクではこ
のノイズは発生しなかつた。しかし、1000番の研
磨剤でサンドブラスト処理したデイスクではスパ
イク状のノイズは発生しなかつたがホワイトノイ
ズ的な時間的に均一なノイズが増大した。

実施例 ２ 実施例１と同様に作成した光記録デイスクの密
着保護層の表面にメチルエチルケトンを約50c.c.ス
ピナー法で塗布し、自然乾燥させた所、表面が白
濁し、光散乱面となつた。この表面を顕微鏡で観
察すると周期約1μｍで巾1μ以下の細いクラツク
が一面に観察された。このデイスクを前記実施例
１と同様な再生を行なつた所、スパイク状ノイズ
の発生もなく、ホワイトノイズの増大もなかつ
た。

次に本発明の実施例の他の形態を第４図を用い
て説明する。第４図において、１は透明な基板、
２は記録薄膜である。３ｃは透明樹脂による密着
保護層でその表面２０１ｃにはその大きさが密着
保護層の厚さｔに対して1/10ｔ以下の光散乱性の
粒子が均一かつすき間なく埋めこまれている。こ
のような構成を取ることにより、密着保護層の表
面を実質的に光散乱性とすることが出来、本発明
の目的を達成することが出来る。以下に具体的な
実施例を示す。

実施例 ３ 基材にポリカーボネート樹脂の厚さ1.2mm、直
径120mmの円板で表面に巾0.6μｍ、深さ70nｍの凹
状の溝がピツチ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TeO₂を主成分とする酸化物
系薄膜TeOx（ｘ≒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コビサン893）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、この上に粒径1μｍ以下
のMgO粉末を20mg／cm²程度の割合で均一に撤布
する。約5min放置した後、4KW高圧水銀ランプ
により約60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。この場合MgO粉末は保護
層表面に埋まり込んで固定され表面が光散乱面と
なる。顕微鏡で観察するとMgO粒子が表面にす
き間なく固定されていることが観察された。

このデイスクを回転数1200rpmで回転させ、波
長830nｍの半導体レーザ光をNA0.45の収束レン
ズで収束して、基板のポリカーボネート板を通し
て記録薄膜面に焦点を合わせるように焦点制御を
行ない、前記の巾0.6μｍ、深さ70nｍのスパイラ
ル溝上をトラツキングするような制御を加えなが
ら、出力７ｍＷで周波数2MHzの短形波で変調し
たレーザ光を照射し信号を記録した。この信号記
録部を再び今度は出力１ｍＭのレーザ光を照射し
てその反射光を検出して信号を再生したところ、
密着保護層表面にMgO粉末を設けていないデイ
スクではスパイク状のノイズが発生して、2MHz
の再生信号のＣ／Ｎ比（バンド巾30KHz）は
45dBであつたのに対して、MgO粉末を設けた場
合はノイズが発生せず、Ｃ／Ｎ比52dBが得られ
た。またこのデイスクの重量は約16ｇで従来のデ
イスク構造に較べて約半分に低減できた。

以上の実施に示されるよに密着保護層表面にそ
の厚さの1/10程度以下の光散乱部をデイスク全面
にわたつて均一に設けることにより保護層表面か
らの反射光に起因するノイズの発生を防ぐことが
出来、高品質の信号再生が可能であつた。またこ
れら実施例に示される保護層の製造法は従来の方
法に較べて簡便でかつ低コストであると言える。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、 (1) 記録・再生時のノイズが少なく高品質の信号
の記録再生が行なえる、 (2) 体積・重量が小さくデイスクの回転系、移送
系の負担が小さく、取り扱いも容易で、 (3) 低コストかつ製法が容易な、 光記録デイスクおよびその製造法を提供するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは光記録デイスクの従来例を示す
部分断面図、第２図は従来例の問題点を説明する
説明図、第３図は本発明の光記録デイスクの一実
施例を示す部分断面図、第４図は本発明の他の実
施例を示す部分断面図である。 １……透明基板、２……記録薄膜、３，３ａ，
３ｂ，３ｃ……密着保護層、４……レンズ、５，
５ａ……光路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 透明な基板と、この基板上に設けられた光照
   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樹脂層を有し、前記透明
   な樹脂層の表面が光散乱面であることを特徴とす
   る光記録デイスク。 ２ 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
   １つ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項記載の光記録デイスク。 ３ 光散乱面は、透明な樹脂層の厚さｔに対して
   １／１０ｔ以下の周期で前記透明な樹脂層表面が荒ら
   された凹凸面からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光記録デイスク。 ４ 光散乱面は、透明な樹脂層の厚さｔに対して
   直径1/10ｔ以下の光散乱性の粒子を前記透明な樹
   脂層の表面に均一、かつ互に近接して埋め込まれ
   た状態からなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の光記録デイスク。 ５ 透明な基板上に真空蒸着法により光照射によ
   り状態の変化する記録薄膜を設け、この記録薄膜
   上に透明樹脂層を設け、この透明樹脂層の表面を
   サンドブラスト法によつて光散乱性にすることを
   特徴とする光記録デイスクの製造方法。 ６ 透明な基板上に真空蒸着法により光照射によ
   り状態の変化する記録薄膜を設け、この記録薄膜
   上に透明樹脂層を設け、この透明樹脂層の表面を
   有機容剤処理によつて光散乱性にすることを特徴
   とする光記録デイスクの製造方法。 ７ 透明樹脂層を光硬化性樹脂を塗布して光照射
   により硬化させて形成することを特徴とする特許
   請求の範囲第６項記載の光記録デイスクの製造方
   法。 ８ 透明な基板上に真空蒸着法により光照射で状
   態の変化する記録薄膜を設け、この記録薄膜上に
   透明樹脂層を塗布し、この透明樹脂層の表面に、
   この透明樹脂層の厚さｔに対して、直径が0.1t以
   下の光散乱性の粒子を撤布し、しかる後に透明樹
   脂層を硬化することを特徴とする光記録デイスク
   の製造方法。