JP5528416B2 - 光情報記録媒体およびその製造方法ならびに光情報記録媒体の記録方法 - Google Patents

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Description

本発明は、光情報記録媒体およびその製造方法ならびに光情報記録媒体の記録方法に関する。
近年では、光情報記録媒体の大容量化の技術として、１枚の記録媒体中に多層に情報を記録する３次元記録が検討されている。３次元記録をするための光情報記録媒体では、記録層間のクロストークを防止するため、複数の記録層の間に適宜な厚さの中間層を設けるのが一般的である。
そして、特許文献１の３次元記録をするための光情報記録媒体では、多数の記録層の製造工程を簡略化するため、記録層１層の上下の界面近傍においてそれぞれ別の情報層を形成するように記録するようにしている。具体的には、記録層に多光子吸収化合物を用い、記録層の上側の界面近傍のみの屈折率を変化させて、その記録層の１つ目の情報層を形成し、記録層の下側の界面近傍のみの屈折率を変化させて、その記録層の２つめの情報層を形成するようにしている。これにより、１つの記録層に２つの情報層を形成できるため、同じ数の情報層を形成しようとした場合には、記録層を少なくして媒体の製造工程を簡略化することができる。
特開２００９−２７７２７１号公報
しかし、特許文献１の光情報記録媒体では、記録層における、上下の界面に隣接する領域の屈折率を変化させることで記録スポット（ピット）を形成するため、再生時には、界面での反射光と、無記録部分の記録層と記録スポットの境での反射光との干渉（便宜上、「記録スポット内の干渉」という。）が起こるおそれがあった。すなわち、記録スポットに光を当てると、形成された１つの記録スポットの上側の界面（例えば、中間層と記録層の界面）における反射光と、その１つの記録スポットの下側の界面（例えば、記録層中における、屈折率が変化していない部分と屈折率が変化している部分との界面）における反射光とが互いに干渉するおそれがあるため、安定した情報の再生ができないおそれがあった。
そこで、本発明は、新たな記録方法を利用して、安定した情報の再生が可能となる光情報記録媒体およびその製造方法ならびに光情報記録媒体の記録方法を提供することを目的とする。
前記した課題を解決するため、本発明は、複数の記録層と、当該複数の記録層の間に設けられる粘着剤層からなる中間層とを備えた光情報記録媒体であって、前記記録層は、高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有するか、または、色素が結合された高分子を有し、記録光の照射により屈折率が変化せず、隣接する２つの中間層との間で第１界面および第２界面を形成し、前記記録層の前記第１界面に隣接する領域または第２界面に隣接する領域に記録光を照射することで、色素が記録光を吸収して発生する熱により前記記録層中の高分子が変形し、前記第１界面または前記第２界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットが形成され、前記第１界面と前記第２界面の双方に別個の情報層として情報が記録されるようにしたことを特徴とする。
このような光情報記録媒体によれば、記録層の第１界面と第２界面の２つの界面に、それぞれ別個の情報層として情報が記録できるので、同じ数の情報層を形成しようとしたときには、記録層の数を少なくすることができ、光情報記録媒体の製造工程を簡略化することができる。そして、この光情報記録媒体では、第１界面および第２界面の変形を利用して情報（記録スポット）を形成し、情報の記録時に、記録層における第１界面および第２界面近傍で屈折率が変化しないので、再生時の記録スポット内の干渉が生じるおそれがない。そのため、安定した情報の再生が可能である。
前記した光情報記録媒体において、前記記録層の厚みは２μｍ以上であることが望ましい。
このように、記録層の厚みを２μｍ以上とすることで、一つの記録層における第１界面および第２界面の一方に形成した記録スポットを読み取るときに、他方に形成された記録スポットからの影響（クロストーク）を抑制することができる。
前記した光情報記録媒体においては、前記第１界面と前記第２界面の反射率は同じとすることができる。すなわち、そのような反射率となるように各層の屈折率を設定することができる。
このような構成によれば、記録が行われる各界面（情報層）において反射率が同じとなるため、再生のための検出システムを構成しやすくなる。
このような、第１界面と第２界面の反射率を同じにするために、前記記録層は、色素が結合された高分子を有する構成とすることができる。色素が結合された高分子を塗布する場合には、比較的厚い膜を形成しても、厚み内での屈折率の分布ができないからである。
前記した光情報記録媒体においては、前記第１界面と前記第２界面の反射率が異なる構成とすることができる。
このような構成によれば、界面の反射率によって、情報層の位置を特定しやすくなる。
第１界面と第２界面の反射率を異ならせるためには、前記記録層は、高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有する構成とすることができる。
高分子バインダーに色素を分散させた場合、ある程度の厚みの記録層を塗布により形成したときに、層の厚み方向で、色素の濃度に分布ができるので、第１界面の反射率と第２界面の反射率とに違いを出すことができる。
前記した光情報記録媒体において、前記色素は、多光子吸収化合物を含むことが望ましい。多光子吸収化合物を記録のための色素として用いると、厚み方向の限られた範囲で変化を起こさせることができるので、情報層の多層化に有利である。
前記した各光情報記録媒体の製造方法は、２枚の剥離シートの間に記録層および粘着剤層を積層した単位構造シートを形成する工程と、前記単位構造シートから前記剥離シートの一方を剥離して、他方の剥離シートが剥離された他の単位構造シートに貼り合わせる工程とを有するようにすることができる。
前記した光情報記録媒体は、中間層として粘着剤層を用いるので、このような単位構造シートの貼り合わせという、大量生産に向いた方法を利用することができる。
前記した課題を解決する、光情報記録媒体の記録方法は、高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有するか、または、色素が結合された高分子を有し、記録光の照射により屈折率が変化しない複数の記録層と、当該複数の記録層の間に設けられる粘着剤層からなる中間層とを備えた光情報記録媒体の記録方法であって、前記記録層と前記中間層の界面のうち、前記記録層の厚み方向の一方側の界面に隣接する領域に集光した記録光を照射して当該一方側の界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットを形成して情報を記録する工程と、前記記録層と前記中間層の界面のうち、前記記録層の厚み方向の他方側の界面に隣接する領域に集光した記録光を照射して当該他方側の界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットを形成して情報を記録する工程と、を有することを特徴とする。
このような記録方法によると、少ない記録層で多くの情報層を形成でき、しかも、記録層の屈折率の変化を利用せず、安定した情報の再生が可能となる。
また、この記録方法により記録された光情報記録媒体の情報の消去方法は、前記記録層に焦点を合わせるようにして連続波レーザを照射し、または、光情報記録媒体全体を加熱して、前記高分子バインダーまたは前記高分子の流動性を高めて情報を消去することを特徴とする。そして、この消去方法では、前記高分子バインダーまたは前記高分子を、ガラス転移点より高い温度に加熱することが望ましい。
本発明によれば、少ない記録層で多くの情報層を形成でき、しかも、記録層の屈折率の変化を利用せず、安定した情報の再生が可能となる。
光情報記録媒体の断面図である。 記録時に形成される記録スポットを示す図（ａ），（ｂ）である。 再生時を説明する図（ａ），（ｂ）である。 光情報記録媒体における凹形状の形成過程を説明する図（ａ）〜（ｃ）である。 光情報記録媒体の製造工程を説明する図（ａ）〜（ｇ）である。 実施例のサンプルの層構成を説明する図である。 記録後の基板側界面を、再生装置で反射強度を画像化したものである。 基板側界面で記録後の基板側界面から５μｍ内側の記録層内を、再生装置で反射強度を画像化したものである。 基板側界面で記録後の、記録前のカバー側界面を、再生装置で反射強度を画像化したものである。 基板側界面で記録後の、記録後のカバー側界面を、再生装置で反射強度を画像化したものである。 記録スポットの原子間力顕微鏡像である。 （ａ）実施例１の光情報記録媒体における厚さ方向位置に対する反射率の測定結果と、（ｂ）実施例２の光情報記録媒体における厚さ方向位置に対する反射率の測定結果である。
次に、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、光情報記録媒体１０は、基板１１と、複数の記録層１４と、複数の中間層１５と、カバー層１６とを備えてなる。
基板１１は、支持板１２とサーボ信号層１３とから構成されている。支持板１２は、記録層１４などを支持するための支持体であり、一例としてポリカーボネートの円板などからなる。支持板１２の材質や厚さは特に限定されない。
サーボ信号層１３は、記録層１４および中間層１５からなる多層構造を支持板１２に保持させるための粘着性または接着性の樹脂材料からなり、支持板１２側の面に予め凹凸または屈折率の変化によりサーボ信号が記録された層である。ここでのサーボ信号は、記録時および再生時のフォーカスの基準面であることを記録再生装置が認識できるように予め設定された信号である。所定の記録層１４に焦点を合わせる場合には、この基準面からの距離や、界面の数を考慮して焦点を制御する。また、記録時および再生時に円周方向に並んだ記録スポットのトラックに正確にレーザ光を照射できるようにトラッキング用のサーボ信号または溝を設けておくとよい。なお、サーボ信号層１３の有無は任意である。
記録層１４は、情報が光学的に記録される感光材料からなる層であり、本実施形態においては、高分子バインダーと、当該高分子バインダーに分散された色素とを有してなる。記録層１４は、記録光を照射すると、色素が記録光を吸収して発生する熱により高分子バインダーが変形し、中間層１５との界面１８（記録層１４の上下の界面を区別しないときに「界面１８」とする。）に、中間層１５に向かう凸形状が形成されることで記録スポットＭ（情報）が記録される。より詳しくは、記録スポットＭは、後述するように、中央が記録層１４から中間層１５に向かうように凸形状となり、この凸形状の周囲が、中間層１５から記録層１４に向かうように凹形状（記録層１４を基準に見て）が形成される。
なお、本願において、界面１８に記録スポットＭが形成されることにより情報が書き込まれる概念的な層を「情報層」と称することにする。
このため、記録層１４は、従来の高分子バインダーと色素を含む記録層に比較して厚く形成されており、一層の記録層１４の厚さは、２μｍ以上であるのが望ましい。一層の記録層１４の厚さは、より望ましくは５μｍ以上であり、さらに望ましくは７μｍ以上である。近時発表された参照光との干渉を利用したホモダイン検出の手法（Tatsuro Ide et al., Reduction of Interlayer Crosstalk in Multilayer Optical Disk by using Phase-diversity Homodyne Detection, ISOM'11 OWB3(2011)）を使えば、情報層の間隔が２μｍ以上の場合に、隣接する情報層からの信号と分離して検出することが可能だからである。また、参照光を用いない従来の信号分離方法を用いても５μｍ以上であれば、隣接する情報層からの信号と分離することが可能だからである。すなわち、従来の方法で情報層となる界面１８を検出する場合、本実施形態の光情報記録媒体１０では、厚み方向位置による反射強度の違いから検出するが、情報層の間隔が５μｍ未満になると、厚み方向位置と反射強度の関係のグラフで見たときの反射強度のピークの裾が重なり合い、ピークが曖昧になってくる。そのため、厚さが５μｍより小さい場合には、記録層１４に対し上に隣接する中間層１５との界面１８（「第１界面１８Ａ」とする）に記録した記録スポットＭ（変形部分）と、その同じ記録層１４に対し下に隣接する中間層１５との界面１８（「第２界面１８Ｂ」とする）に記録した記録スポットＭを読み取るときに、相互に層間クロストークが生じるおそれがある。例えば、第１界面１８Ａの記録スポットＭを読み取るときに、直ぐ下の第２界面１８Ｂに記録された記録スポットからの反射光と信号の分離が難しくなることがあるので、記録層１４は、５μｍ以上であるのが望ましい。
また、多光子吸収反応は、記録光ＲＢを十分に収斂させた場合、記録層１４の厚み方向において、０．５〜２μｍ程度の範囲で生じるため、記録層１４の厚さを２μｍ以上、記録時の焦点位置の狙いや、焦点位置の誤差などを考慮してマージンをとれば、厚さを５μｍ以上とするのが望ましい。これにより、第１界面１８Ａおよび第２界面１８Ｂの一方に変形を生じさせようとしたときに、同じ記録層１４の第１界面１８Ａおよび第２界面１８Ｂの他方において変形を生じさせないようにすることができる。
なお、記録層１４の厚さの上限は特に限定されないが、記録層１４の数を多くするためには、層間クロストークが生じない限りは薄い方が望ましく、例えば、２０μｍ以下が望ましい。
一例として、本実施形態では、記録層１４の厚さは１２μｍである。
記録層１４は、例えば、２〜１００層程度設けられる。光情報記録媒体１０の記憶容量を大きくするため、記録層１４は多い方が望ましく、例えば１０層以上であるのが望ましい。また、記録層１４は、界面１８を変形させる記録の前後において、屈折率が実質的に変化しないような材料が用いられる。
記録層１４は、記録光に対する吸収率（一光子吸収率）が１層当たり５％以下であるのが望ましい。また、この吸収率は２％以下であるのがより望ましく、１％以下であるのがさらに好ましい。例えば、最も奥側の記録層１４に到達する記録光の強度が照射した記録光の強度の５０％以上であることを条件とすると、１５層の記録層（３０層の情報層）を実現するためには、記録層１層当たりの吸収率が４％以下である必要があり、２５層の記録層（５０層の情報層）を実現するためには、記録層１層当たりの吸収率が２％以下である必要があるからである。また、吸収率が高いと、記録層１４を加熱しすぎることで、界面１８に凸形状を形成しにくくなる。
記録層１４の形成方法は、特に限定されないが、色素材料と高分子バインダーを溶媒に溶解させた液を用いてスピンコートやブレードコートなどにより形成することができる。このときの溶媒としては、ジクロロメタン、クロロホルム、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、トルエン、ヘキサンなどを用いることができる。
記録層１４に用いる高分子バインダーとしては、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリベンジルメタクリレート、ポリイソブチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレート、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ安息香酸ビニル、ポリピバル酸ビニル、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレートなどを用いることができる
記録層１４に用いる、上記記録光を吸収する色素としては、例えば、ヒートモード型記録材料として従来用いられていた色素（１光子吸収色素）を用いることができる。例えば、フタロシアニン系化合物、アゾ化合物、アゾ金属錯体化合物、メチン色素（シアニン系化合物、オキソノール系化合物、スチリル色素、メロシアニン色素）を用いることができる。また、多層の記録層を有する記録媒体において記録再生時における隣接記録層への影響を最小限にするためには、前記記録光を吸収する色素として、多光子吸収色素を含むことが望ましく、多光子吸収色素は、例えば、読出光の波長に線形吸収帯を持たない２光子吸収化合物であることが好ましい。これら色素は記録層中に１〜８０重量％含まれることが望ましい。より好ましくは５〜６０重量％、さらに好ましくは１０〜４０重量％が望ましい。
２光子吸収化合物としては、読出光の波長に線形吸収帯を持たないものであれば、特に限定されないが、例えば、下記一般式（１）で表される構造を有する化合物が挙げられる。
（一般式（１）中、ＸおよびＹはハメットのシグマパラ値（σｐ値）が共にゼロ以上の値を有する置換基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよく、ｎは１〜４の整数を表し、Ｒは置換基を表し、同一でもそれぞれ異なってもよく、ｍは０〜４の整数を表す。）
一般式（１）中、ＸおよびＹはハメット式におけるσｐ値が正の値を取るもの、所謂電子吸引性の基を指し、好ましくは例えばトリフルオロメチル基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、シアノ基、ニトロ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、カルバモイル基、アシル基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基、などが挙げられ、より好ましくはトリフルオロメチル基、シアノ基、アシル基、アシルオキシ基、またはアルコキシカルボニル基であり、最も好ましくはシアノ基、ベンゾイル基である。これらの置換基のうち、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、カルバモイル基、アシル基、アシルオキシ基、およびアルコキシカルボニル基は、溶媒への溶解性の付与等の他、様々な目的で、更に置換基を有してもよく、置換基としては、好ましくは、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アリールオキシ基、などが挙げられる。
ｎは好ましくは２または３であり、最も好ましくは２である。ｎが５以上になるほど、線形吸収が長波長側に出てくるようになり、７００ｎｍよりも短波長の領域の記録光を用いての非共鳴２光子吸収記録ができなくなる。
Ｒは置換基を表し、置換基としては、特に限定されず、具体的には、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシアルキル基、アリールオキシ基、などが挙げられる。
一般式（１）で表される構造を有する化合物の具体例としては、特に限定されないが、下記の化学構造式Ｄ−１〜Ｄ−２１の化合物を使用することができる。
中間層１５は、複数の記録層１４の間、言い換えると、各記録層１４の上下に隣接して設けられている。中間層１５は、複数の記録層１４の間で層間クロストークが生じないように、記録層１４同士の間隔を所定量空けるために設けられている。このため、中間層１５の厚さは、２μｍ以上であり、望ましくは５μｍ以上であり、一例として、本実施形態では１０μｍである。中間層１５は、層間クロストークが生じない限り薄い方がよく、例えば、２０μｍ以下が望ましい。
なお、本実施形態のように、高分子バインダーに色素を分散させた記録材料を溶媒で溶いて５μｍ以上の厚さで塗布した場合、厚み方向に多少、屈折率の分布（違い）ができることが確認された。このため、本実施形態の光情報記録媒体１０では、記録時または再生時に界面１８を光でスキャンしていくと、第１界面１８Ａと第２界面１８Ｂの反射率に違いが出るため、情報層の位置の特定がし易くなる。そして、このような反射率の違いを作るのに、特別な工程を要せず、通常通り記録材料を塗布するだけでよいため、生産性が良好である。
中間層１５は、記録時および再生時のレーザ光の照射により変化しない材料が用いられる。また、中間層１５は、記録光や読出光、再生光（読出光の照射により発生する再生信号を含む光）の損失を最小限にするため、記録光や読出光、再生光に対し、透明な樹脂からなることが望ましい。ここでの透明とは、吸収率が１％以下であることをいう。
中間層１５は、粘着剤層からなる。この粘着剤層は、他の面への貼り付けを可能にする粘着性を有し、記録層１４よりも軟らかいものである。例えば、粘着剤層は、そのガラス転位温度が記録層１４のガラス転位温度よりも低いものである。このように、記録層１４よりも軟らかい粘着剤層を中間層１５として用いることで、記録層１４を記録光により加熱して膨脹させたときに、中間層１５が変形しやすく、界面１８に容易に変形を起こさせることができる。
中間層１５は、記録層１４の屈折率と異なる屈折率を有している。これにより、記録層１４と中間層１５の界面においては、屈折率の急変による読出光ＯＢの反射が可能となっている。中間層１５は、記録層１４と屈折率の差が適度に設けられているのがよい。具体的には、記録層１４の屈折率をｎ１、中間層１５の屈折率をｎ２として、
０．００１＜（（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１））２＜０．０４
を満たすのが望ましい。
（（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１））２、つまり、反射率が０．００１より大きいことで、界面１８での反射光量を大きくして、情報の再生時に、Ｓ／Ｎ比を大きくすることができる。また、反射率が０．０４より小さいことで、界面１８での反射光量を適度な大きさに抑えて、記録時および再生時において記録再生光が大きな減衰を受けることなく深い記録層１４に到達するのを可能にする。これにより、記録層１４を多数設けて高容量化を図ることが可能となる。
中間層１５の屈折率ｎ２は、一例としては、１．４６０である。記録層１４の屈折率ｎ１が１．５６５であるとすると、（（ｎ２−ｎ１）／（ｎ２＋ｎ１））２は、０．００１２０５であり、前記した不等式を満たす。
記録層１４および中間層１５の屈折率を調整するには、記録層１４および中間層１５に用いる材料の配合を調整するとよい。具体的には、記録層１４の材料には、２光子吸収化合物などの色素が高分子バインダー中に混入されているので、色素または高分子バインダーの屈折率を適切に選択し、それぞれの配合比率を変更することによって屈折率を任意に調整することができる。また、高分子バインダーは、類似の基本構造を有していても重合度が異なると屈折率も変化するため、重合度が異なる高分子バインダーを用いたり、高分子バインダーの重合度を調整したりすることでも屈折率の調整が可能である。さらに、複数の高分子バインダーを配合することで調整することも可能である。また、屈折率調整剤（無機微粒子等）を添加して屈折率を調整することも可能である。
中間層１５の屈折率を調整する場合、中間層１５の材料として用いることができる樹脂などのポリマー材料の重合度を調整することで、屈折率を調整することができる。また、中間層１５として使用可能な材料を任意に配合して屈折率を調整したり、屈折率調整剤（無機微粒子等）を添加して調整したりすることも可能である。
カバー層１６は、記録層１４および中間層１５を保護するために設けられる層であり、記録再生光が透過可能な材料からなる。カバー層１６は、数十μｍ〜数ｍｍの適宜な厚さで設けられる。
以上のような光情報記録媒体１０に、情報を記録・再生する方法について説明する。
所望の界面１８、例えば、第１界面１８Ａに情報を記録するとき、図２（ａ）に示すように、記録層１４の第１界面１８Ａに隣接する領域に、記録すべき情報に応じて出力が変調されたレーザ光（記録光ＲＢ）を照射する。記録層１４が、多光子吸収化合物を記録色素として有する場合、このレーザ光には、ピークパワーを大きくできるパルスレーザ光を用いるとよい。そして、記録光ＲＢの焦点の位置は、例えば、界面１８を目標とするのが望ましい。
記録光ＲＢを照射すると、記録光ＲＢを照射した箇所の中心が記録層１４から中間層１５に向けて凸形状となる記録スポットＭ（ピット）が形成される。これにより、記録層１４のうち第１界面１８Ａに１つ目の情報層が形成される。記録スポットＭは、詳細には、中央が凸部Ｍ１となり、この凸部Ｍ１の周囲が記録層１４に向かうリング状の凹部Ｍ２となっている。凹部Ｍ２の最も深い部分の第１界面１８Ａ（変形前の第１界面１８Ａ）からの距離は、凸部Ｍ１の頂点の第１界面１８Ａ（変形前の第１界面１８Ａ）からの距離よりも小さい。すなわち、記録スポットＭは、全体としては、およそ凸形状ということができる。この中央が凸形状となる記録スポットＭの形成原理は明らかではないが、公知の記録方法として知られている、照射箇所の中央が凹形状となる記録方法における、凹形状の形成原理（これも、推測として論じられている）との比較から、次のように推察される。
まず、公知の記録方法についてみると、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ ６２（３）， １ Ａｕｇｕｓｔ １９８７によれば、記録光を記録材料に照射すると、図４（ａ）に示すように、記録材料の温度上昇により記録材料（記録層１４）が膨脹する（斜線部分は、加熱された範囲を示す）。そして、図４（ｂ）に示すように、膨脹した部分が表面張力により周囲に流出する。その後、温度が低下すると、図４（ｃ）に示すように、膨脹していた記録材料が収縮して、照射箇所の周囲に流出した部分は、基準面（記録層１４の上面）よりも高い位置に記録材料が残って凸形状となるが、中央部分は、材料の流出により基準面よりも低くなって凹形状となる。
一方、本実施形態の光情報記録媒体では、記録光ＲＢを照射すると、記録層１４が熱膨張して、図４（ａ）のように記録層１４が突出する。しかし、本実施形態の場合、記録層１４が比較的厚いため、記録層１４の表面付近の粘度は従来技術ほど低くならず、図４（ｂ）の流出が起こらない。そのため、温度が下がることにより、膨脹した部分が収縮すると、図４（ａ）の形状から図２の形状のように変形して、中央に凸部Ｍ１が残り、凸部Ｍ１の周囲に凹部Ｍ２ができると考えられる。
そして、本実施形態の光情報記録媒体１０では、一つの記録層１４の上側の第１界面１８Ａだけではなく、その記録層１４の、第２界面１８Ｂに隣接する領域に、記録すべき情報に応じて出力が変調されたレーザ光（記録光ＲＢ）を照射すると、中間層１５に向けて凸となる記録スポットＭを形成することができる。これにより、記録層１４において、第１界面１８Ａに形成した情報層とは別個の情報層を形成することができる。すなわち、第１界面１８Ａと第２界面１８Ｂの双方に別個の情報層として情報を記録することができる。
図３（ａ）に示すように、第１界面１８Ａの記録スポットＭに連続波レーザで読出光ＯＢを照射すると、記録層１４の屈折率と中間層１５の屈折率に差があることで、第１界面１８Ａで読出光ＯＢが反射する。このとき、記録スポットＭの周囲の第１界面１８Ａと、記録スポットＭにおける反射光の強度に差が生じるので、この反射率の違いにより記録スポットＭを検出することができる。そして、記録層１４の屈折率は、記録前と変化していないので、読出光ＯＢの反射は、記録層１４の内部では起こらず、第１界面１８Ａのみで起こり、記録スポットＭを安定して検出することができる。このような光学的な検出のため、凸部Ｍ１は、変形する前の界面（第１界面１８Ａ）に対して１〜３００ｎｍ程度突出しているのが望ましい。
同様に、図３（ｂ）に示すように、第２界面１８Ｂの記録スポットＭに連続波レーザで読出光ＯＢを照射すると、記録層１４の屈折率と中間層１５の屈折率に差があることで、第２界面１８Ｂで読出光ＯＢが反射する。このとき、記録スポットＭの周囲の第２界面１８Ｂと、記録スポットＭにおける反射光の強度に差が生じるので、この反射率の違いにより記録スポットＭを検出することができる。
なお、光情報記録媒体１０では、記録条件により、記録スポットが、凸形状（凸部Ｍ１）のみからなり、凸形状の周囲に凹部Ｍ２が形成されない場合もある。
本実施形態においては、記録スポットＭは、凸部Ｍ１の周囲に凹部Ｍ２が形成されているので、記録スポットＭを読み取るための読出光ＯＢを記録スポットＭに当てると、凸部Ｍ１のみが有る場合に比較して、記録スポットＭによる反射光の強度分布は凸部Ｍ１の中央からの距離に応じて急激に変化すると考えられ、高い変調度で読み取ることが可能である。
記録層１４に記録した情報を消去する場合、記録層１４を高分子バインダーのガラス転移温度付近の温度、望ましくは、ガラス転移点より高い温度に加熱することで、高分子バインダーの流動性が向上し、表面張力により界面１８の変形がなくなって元の平面に戻ることで、その情報層に記録された情報を消去することができる。このように情報を消去することで、記録層１４（情報層）への再度の記録（繰り返し記録）が可能である。この加熱の際には、記録層１４に焦点を合わせるように連続波レーザを照射する方法を用いることができる。連続波レーザで加熱を行うことにより、記録層１４中で連続した領域の情報をムラなく消去することが可能である。この連続波レーザは、情報の再生に用いるレーザを用いてもよいし、別のレーザを用いてもよい。いずれの場合にも、記録層１４で１光子吸収が可能な波長の光を発するレーザを用いるのが望ましい。
また、記録層１４の加熱により情報を消去する際には、光情報記録媒体１０の全体を高分子バインダーのガラス転移温度より高い温度に加熱することで、すべての記録層１４に記録された情報を一度に消去することができる。これにより、記録層１４が有する色素の種類にかかわらず、簡易に光情報記録媒体の全体の情報を消去して初期化することができる。また、光情報記録媒体の廃棄の際にも、簡易に情報を抹消することができる。
以上のように、本実施形態の光情報記録媒体１０においては、記録層１４の一方側の第１界面１８Ａと他方側の第２界面１８Ｂの両方に、別個の情報層として情報を記録することができる。そして、記録層１４は、記録の前後において屈折率が変化しないため、記録層１４内で反射が起こらず（従来例のように記録スポットＭ内の干渉が起こらず）、安定した情報の再生が可能である。また、光情報記録媒体１０は、公知の凹形状を形成して記録をする場合のように、記録層１４に高い流動性を与える必要がないため、その分、高感度で記録することができる。
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することが可能である。
前記実施形態では、記録層１４は、高分子バインダーと、高分子バインダーに分散された色素とを有していたが、本発明はこれに限定されず、記録層は、色素が結合された高分子を有してもよい。
具体的には、記録層１４は、下記の一般式（２）で示す構造を有した高分子を含有していてもよい。
（一般式（２）中、Ｙはハメットのシグマパラ値（σp値）が共にゼロ以上の値を有する置換基を表し、Ｘも同種の置換基を表す。ＸおよびＹは同一種でもそれぞれ異なってもよく、ｎは１〜４の整数を表し、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は置換基を表し、同一種でもそれぞれ異なってもよく、lは１以上、ｍは０〜４の整数を表す。）
このような、色素が結合された高分子を記録層１４の材料として用いる場合、５μｍ以上の厚さで材料を塗布しても、厚み方向の屈折率の分布が均一となる。そのため、第１界面１８Ａと第２界面１８Ｂの反射率が同じになるので、再生のための検出システムを第１界面１８Ａを読み取るときと第２界面１８Ｂを読み取るときとで同じにできるので、検出システムを構成しやすくなる。
次に、以上のような光情報記録媒体１０を製造する好適な方法の一例について説明する。
図５（ａ）に示すように、第１の剥離シートＳ１の剥離剤が塗布されている側の表面上に、粘着剤を塗布して中間層１５を形成し、さらに第２の剥離シートＳ２を貼った第１のシート１１０を用意する。ここで、第２の剥離シートＳ２には、第２の剥離シートＳ２を剥離するときの力が第１の剥離シートＳ１を剥離するときの力よりも弱くなるような剥離性能の高い剥離剤が塗布されている。
そして、図５（ｂ）に示すように、第３の剥離シートＳ３の剥離剤が塗布されている側の表面上に記録層１４を形成して第２のシート１２０を作製する。各層の形成方法は、特に限定されないが、例えば、層を形成する材料を、スピンコート法、ナイフコート法、ロールコート法、バーコート法、ブレードコート法、ダイコート法、グラビアコート法などにより塗布することができる。なお、第１のシート１１０と第２のシート１２０の作製の順序は特に問わない。
次に、第１のシート１１０から、第２の剥離シートＳ２を剥離して、露出した第１のシート１１０の中間層１５と第２のシート１２０の記録層１４を貼り合わせることで、図５（ｃ）に示すように、第１のシート１１０に第２のシート１２０を重ねて、第３のシート１３０を作製する。第３のシート１３０は、２枚の剥離シート（Ｓ１，Ｓ３）の間に記録層１４および粘着剤層（中間層１５）を積層した単位構造シートであり、第３のシート１３０を予め大量に製造してストックしておくとよい。
次に、基板１１を用意し、一方で、第１のシート１１０の第２の剥離シートＳ２を剥離し、露出した粘着剤層を基板１１のサーボ信号層１３側の面に貼り合わせる。これにより、図５（ｄ）に示すような、基板１１の上に中間層１５が積層された構造（製造途中の光情報記録媒体を「半製品媒体」とする。）が形成される。
次に、図５（ｆ）に示すように、半製品媒体から第３の剥離シートＳ３を剥離して中間層１５を露出させ、一方で、別途用意した第３のシート１３０から第１の剥離シートＳ１を剥離したものを用意し、第３のシート１３０の記録層１４を半製品媒体の中間層１５に貼り合わせて、図５（ｇ）に示したような、基板１１の上に３つの中間層１５と２つの記録層１４が交互に配置された半製品媒体が形成される。
この後、図５（ｆ）〜（ｇ）のような、第３のシート１３０を貼り重ねていく工程を必要な回数繰り返し、最後に粘着層（中間層１５）を形成した上でカバー層１６を貼り合わせることで図１に示したような構造の光情報記録媒体１０を製造することができる。
本実施形態の光情報記録媒体１０は、粘着層（中間層１５）と記録層１４が繰り返し積層された構造であるため、このように、２枚の剥離シートの間に記録層および粘着剤層を積層した単位構造シートを繰り返し貼り重ねていく工程を採用することができ、製造工程を簡略化することができる。
上記のような製造に用いるシートは、最終製品としての光情報記録媒体の形状より大きい面積で製造し、上記の貼り合わせによる製造工程の後、最終製品としての光情報記録媒体の形状に打ち抜くようにすれば、効率的に光情報記録媒体を製造することができる。
次に、本発明の光情報記録媒体に記録のテストをした実験について説明する。
[実施例１]
実施例１においては、記録材料として、高分子バインダーに、色素を分散させたものを用いた。
（１）高分子バインダー
高分子バインダーとしては、ポリメタクリル酸メチル１９３７６（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社製）を用いた。
（２）色素
色素としては、下記Ｃ−２に示す２光子吸収色素を用いた。
（３）記録媒体の作製
２−ブタノン（和光純薬株製）を溶媒とし、上記の高分子バインダーと色素を混合し、一時間撹拌して溶解させ、記録層溶液を作製した。
剥離フィルム（クリーンセパＨＹ−ＵＳ２０、東山フイルム株式会社製）を、幅１０ｃｍ、長さ２０ｃｍ程度に裁断し、平滑なガラス板の上に設置し、記録層溶液をブレードコータによって手塗りし、乾燥させて記録層を形成した。
図６に示すように２×３ｃｍ程度の粘着層２１５（ＤＡ−３０１０、日立化成工業株式会社製）をスライドガラス２１１（基板）に２回貼り付け、その上に、剥離フィルムに形成された記録層を向かい合わせにして貼り付けた（図６の記録層２１４参照）。その後、剥離フィルムを剥離し、さらに、粘着層２１５（ＤＡ−３０１０）を記録層２１４の上に２回貼り合わせた。最後に、カバー層２１６としてポリカーボネートフィルム（ピュアエースＣ１１０、帝人化成株式会社）を貼り付けた。
各層の膜厚は、ＭＩＮＩＣＯＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＧＡＧＥ（ＴＯＫＹＯ ＳＥＩＭＩＴＳＵ）で測定したところ、下記の通りであった。
スライドガラス １０００μｍ
カバー層 ８０μｍ
粘着層（１枚あたり） 各１０μｍ
記録層 １２μｍ
[実施例２]
実施例２においては、記録材料として、色素が結合された高分子バインダーを用いた。
（１）色素が結合された高分子バインダーとして下記に示す化合物を用いた。
（３）記録媒体の作製
２−ブタノン（和光純薬株製）を溶媒とし、上記の色素が結合された高分子バインダーを混合し、一時間撹拌して溶解させ、記録層溶液を作製した。そして、記録層溶液が異なる以外は実施例１と同様の材料および手順により、図６の構造の記録媒体を作製した。
各層の膜厚は、ＭＩＮＩＣＯＭ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＧＡＧＥ（ＴＯＫＹＯ ＳＥＩＭＩＴＳＵ）で測定したところ、下記の通りであった。
スライドガラス １０００μｍ
カバー層 ８０μｍ
粘着層（１枚あたり） 各１０μｍ
記録層 １１．５μｍ
＜記録再生のテスト＞
記録用レーザとして、波長５２２ｎｍのパルスレーザを用い、ピークパワー３６．８Ｗ、パルス幅１０μｓｅｃで、記録層の基板側界面、カバー側界面の順に記録を行った。
記録スポットを再生するためのレーザとして、４０５ｎｍのＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーザを用い、いくつかの厚み方向位置における反射強度を画像化した。すなわち、再生用レーザ光の反射光の強度に基づいて、反射強度の像を厚み方向のいくつかの位置において作成した。実施例１について、記録前後の状態を画像化した結果が図７から図１０である。
記録層の基板側界面に記録後に同界面を観察したところ、図７のように、Ｈｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗの状態（明るい未記録部分の中に、記録スポットが暗く見える状態）で記録スポットを観察することができた。
その後、記録層の基板側界面から５μｍ手前側（カバー層側）に焦点を移動させたところ、図８のような像が得られた。すなわち、記録層の基板側界面に記録スポットを形成したことによっては、厚み方向に５μｍずれた位置に、記録材料の損傷は見られなかった。このため、記録層の厚さとして５μｍが確保されていれば、記録層の上下の界面に別の情報層を形成することができると確認された。
さらに、記録層の基板側界面に記録後で、カバー層側界面に記録前において、カバー層側界面を観察したのが図９である。図９を見ると分かるように、サンプル作製時にできたと思われる欠陥はあったが、記録層の基板側界面の記録時の影響は確認されなかった。
記録層のカバー層側の界面に記録後、同界面を観察した像が図１０である。図１０に示すように、カバー層側の界面にも、記録層の基板側界面と同様のＨｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗの状態で記録スポットを確認することができた。
このように、光学顕微鏡により、基板側界面とカバー層側界面の記録スポットをそれぞれはっきりと確認できたので、記録スポットを光学的に読み取ることが十分可能であると確認できた。
＜界面の変形の確認＞
実施例１について記録スポットを記録したものを、カバー層側の粘着層を剥がした上で、下記の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により形状測定した結果を３次元表示したのが図１１である。なお、記録した界面のうち、記録層に対し、記録光の入射側（カバー層側）の界面を測定した。
原子間力顕微鏡
装置 ナノサーチ顕微鏡ＯＬＳ−３５００（オリンパス社製）
観察条件 ダイナミックモード、走査範囲１０μｍ、走査速度１Ｈｚ
高アスペクト比プローブAR5-NCHR-20（ナノワールド社製）使用
図１１に示すように、記録光の入射側の界面において、粘着層に向けて突出する突起が形成されていることが確認できた。なお、記録層の基板側の界面の形状は、粘着層が密着していたため測定できていないが、カバー層側の界面と同じ条件で記録されているため、粘着層に向けて突出した記録マークが形成されていたものと考えられる。
＜反射強度の確認＞
記録スポットを再生するためのレーザとして、４０５ｎｍのＣＷレーザを用い、基板側から、焦点位置を徐々にカバー層側に移動させていって、反射光の強度を測定した。その結果、実施例１では、図１２（ａ）のように、記録層の基板側の界面において小さいピークＰ１が検出され、カバー層側の界面において、ピークＰ１より大きいピークＰ２が検出された。また、実施例２では、図１２（ｂ）のように、記録層の基板側の界面においてピークＰ３が検出され、カバー層側の界面において、ピークＰ３と同等の高さのピークＰ４が検出された。このように、高分子バインダーに色素を分散させた記録層からなる実施例１では、基板側の界面とカバー層側の界面で異なる反射率となり、色素が結合された高分子バインダーを用いた記録層からなる実施例２では、基板側の界面とカバー層側の界面が同等の反射率となることが確認された。なお、この反射強度の測定は、未記録の記録媒体において行った。
１０ 光情報記録媒体
１１ 基板
１２ 支持板
１３ サーボ信号層
１４ 記録層
１５ 中間層
１６ カバー層
１８ 界面
１８Ａ 第１界面
１８Ｂ 第２界面
１１０ 第１のシート
１２０ 第２のシート
１３０ 第３のシート
Ｍ 記録スポット
ＯＢ 読出光
ＲＢ 記録光
Ｓ１ 第１の剥離シート
Ｓ２ 第２の剥離シート
Ｓ３ 第３の剥離シート

Claims (11)

  1. 複数の記録層と、当該複数の記録層の間に設けられる粘着剤層からなる中間層とを備えた光情報記録媒体であって、
    前記記録層は、高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有するか、または、色素が結合された高分子を有し、記録光の照射により屈折率が変化せず、隣接する２つの中間層との間で第１界面および第２界面を形成し、
    前記記録層の前記第１界面に隣接する領域または第２界面に隣接する領域に記録光を照射することで、色素が記録光を吸収して発生する熱により前記記録層中の高分子が変形し、前記第１界面または前記第２界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットが形成され、前記第１界面と前記第２界面の双方に別個の情報層として情報が記録されるようにしたことを特徴とする光情報記録媒体。
  2. 前記記録層の厚みは２μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
  3. 前記第１界面と前記第２界面の反射率が同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光情報記録媒体。
  4. 前記記録層は、色素が結合された高分子を有することを特徴とする請求項３に記載の光情報記録媒体。
  5. 前記第１界面と前記第２界面の反射率が異なることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光情報記録媒体。
  6. 前記記録層は、高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有することを特徴とする請求項５に記載の光情報記録媒体。
  7. 前記色素は、多光子吸収化合物を含むことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
  8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の製造方法であって、
    ２枚の剥離シートの間に記録層および粘着剤層を積層した単位構造シートを形成する工程と、
    前記単位構造シートから前記剥離シートの一方を剥離して、他方の剥離シートが剥離された他の単位構造シートに貼り合わせる工程とを有することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
  9. 高分子バインダーと当該高分子バインダーに分散された色素とを有するか、または、色素が結合された高分子を有し、記録光の照射により屈折率が変化しない複数の記録層と、当該複数の記録層の間に設けられる粘着剤層からなる中間層とを備えた光情報記録媒体の記録方法であって、
    前記記録層と前記中間層の界面のうち、前記記録層の厚み方向の一方側の界面に隣接する領域に集光した記録光を照射して当該一方側の界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットを形成して情報を記録する工程と、
    前記記録層と前記中間層の界面のうち、前記記録層の厚み方向の他方側の界面に隣接する領域に集光した記録光を照射して当該他方側の界面に、中央が前記中間層に向かう凸形状で、当該凸形状の周囲が変形前の界面を基準として記録層に向って凹んだ凹形状である記録スポットを形成して情報を記録する工程と、
    を有することを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
  10. 請求項９の記載の記録方法により記録された光情報記録媒体の情報の消去方法であって、
    前記記録層に焦点を合わせるようにして連続波レーザを照射し、または、光情報記録媒体全体を加熱して、前記高分子バインダーまたは前記高分子の流動性を高めて情報を消去することを特徴とする消去方法。
  11. 前記高分子バインダーまたは前記高分子を、ガラス転移点より高い温度に加熱することを特徴とする請求項１０に記載の消去方法。
JP2011253759A 2011-09-12 2011-11-21 光情報記録媒体およびその製造方法ならびに光情報記録媒体の記録方法 Active JP5528416B2 (ja)

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