JPH071556B2 - ディスクの情報記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は情報記録板、特にビデオディスク、PCMオーデ
ィオディスク等のディスク及びディスクの製造方法に関
する。

従来情報記録板を製造するためにフォトレジストが使用
されていた。すなわち表面を研摩したガラス等によりな
る原盤を用意し、この原盤を洗浄して冷却する（約１時
間の工程）。この原盤にフォトレジストを薄くコート
し、ブリベークした後冷却する（約１時間の工程）。こ
のフォトレジストをコートした原盤に記録すべき信号に
より変調されたレーザビーム等を照射し、信号を記録す
る（約１時間乃至２時間の工程）。露光したこの原盤を
現像し、水洗いし、水切りをしてさらにアフターベーク
した後冷却する（約１時間の工程）。これにより表面に
記録信号に対応したピットが形成された原盤が得られ
る。そしてさらにピットが形成された記録表面上に金属
の反射膜をコートする（約45分の工程）。反射膜がコー
トされた原盤を検査用再生機にて再生し、ドロップアウ
ト等の検査をする（約１時間乃至２時間の工程）。この
検査に合格した原盤のみが大量にレプリカを製作するた
めのスタンパを製造する工程へ回されることになる。

しかしながら斯かる従来の方法は、信号の記録を開始し
てから検査を終了する迄約４時間乃至５時間を要し、そ
の時間が経過しなければ良品、不良品の区別ができなか
った。従って約４時間乃至５時間を経過して不良品であ
ることが判明した場合は、再び最初から同じ時間をかけ
て情報記録板を製造する必要があり、極めて非能率的で
あった。このことはフォトレジストを記録膜として使用
しているために、信号記録後直ちにあるいは信号記録時
において記録信号を同時に再生する所謂モニターができ
ないことに起因している。また信号の記録自体は正確に
行えたとしても、後の現像工程で現像時間等を誤まる
と、結局は不良品となってしまうばかりでなく、フォト
レジストが自然光によっても感光してしまうおそれがあ
るために、明室でのハンドリングが困難となり、歩留り
が極めて悪いものになる欠点があった。従って自然製造
コストも高かった。

斯かる欠点を考慮してモニターが可能な素材を記録膜と
して使用する方法が例えば米国特許第4097895号に提案
されている。これはガラス原盤の上にアルミニウムの反
射膜を形成し、その上に所定の波長に対して著しい吸収
性を有する染料（フルオレセン）よりなる記録膜を形成
するものである。これにアルゴンレーザを照射すると、
この染料はアルゴンレーザの波長に対して著しい吸収性
を有するために昇華しピットが形成される。ピットが形
成された記録膜に、記録時より充分小さく、染料を昇華
させないパワーのアルゴンレーザを照射すると、ピット
が形成され反射膜が露出している部分においてはレーザ
ビームは反射され、ピットが形成されておらず染料が残
っている部分においてはレーザビームは吸収されない
（あるいは反射率は充分小さい）ので、その光量差より
ピットの有無従って信号を再生することが可能となる。

この方法による場合は、モニターもでき、湿式の現像工
程も不要であり、所定の波長に対してのみ吸収性を有す
るから、明室においてもハンドリングが可能となる。し
かしながらこの方法は、染料の昇華速度が遅く、ピット
の形状がきれいに整わず、充分なSNを有する情報記録板
を得ることができない欠点があった。

これに改良した方法が例えば特開昭55−87595号公報
や、1979年11月22日発行の電子通信学会技術研究報告
（CPM79−59）「色素蒸発記録材料を用いた実時間レー
ザ記録」に開示されている。すなわちポリエステル、ポ
リエチレン等の透明なフィルムあるいはアクリル等の基
盤上に、エチルレッド、メチレンブルー、ブリリアント
グリーン等の色素増感剤（染料）と、ニトロセルロース
（重合度約80）とをケトン系の溶剤に溶かしたものをコ
ートし、当該色素増感剤が著しい吸収性を有する波長の
レーザビームを照射して信号を記録するものである。

この方法は単に染料（色素増感剤）のみでなく、ニトロ
セルロースを混合してあるため、その自己酸化効果によ
り昇華速度が速く、低温（低いパワー）での記録が可能
であり、ピットの形状が前述した染料のみの場合に較べ
てきれいに整うという利点を有する。しかしながらこの
方法は、前述したフォトレジストを使用する場合に較べ
ればピットの形状はまだ充分整えられていないばかりで
なく、反応残渣が出て記録面上にゴミ状の異物として残
り、充分なSNを有する情報記録板を製造することはでき
なかった。従ってこの方法は実験段階の域を出ず、商品
としての情報記録板を大量に製造するためには前述した
フォトレジストを使用する方法を採用せざるを得なかっ
た。

さらにまたニトロセルロースと色素増感剤とにより情報
記録層を形成する場合、800乃至900nmの波長を有する半
導体レーザに対して著しい吸収性を呈する色素増感剤が
見当らず、半導体レーザにより情報を記録再生すること
が可能なディスクを実現することが困難であった。半導
体レーザを使用することができれば、記録再生装置が簡
単かつ極めて小型化することができ、再生は勿論のこと
記録も可能な民生用機器を実現することが可能となる。

特開昭57−11090号公報には、半導体レーザにより情報
記録が可能な色素増感剤として、ベンゼンジチオールニ
ッケル錯体が提案されている。しかしながら上記公報に
開示された技術の範囲で追試を試みたところ、少なくと
もμｍのオーダで高密度に情報を記録することができる
実用可能なディスクを得ることはできなかった。すなわ
ち高密度に情報を記録するためにはドロップアウト等を
少なくするために情報記録層の整面性が良好であるべき
ところ、平滑な平面を有する基板上に情報記録層を形成
した時点において色素増感剤の結晶粒が析出してしま
い、情報記録層が凹凸になってしまうのであった。そこ
で色素増感剤のニトロセルロースに対する混合量を少く
すると、結晶粒は少くなるが感度が下がってしまい、充
分なC/NあるいはS/Nを得ることができなくなってしまっ
た。

本発明は斯かる状況に鑑みなされたもので、C/N、S/Nが
良好であり、ドロップアウトが少なく、情報を正確に記
録することが可能なディスク及びその製造方法を提供す
ることを目的とする。

以下本発明を図を参照して詳述する。先ず色素増感剤と
してベンゼンジチオールニッケル錯体（例えば三井東圧
社製PA1006）を、またバインダー及び反応助剤としてニ
トロセルロースを各々用意する。ニトロセルロースは例
えばDNRS1/8程度（硝化度11.7）のものを用いることが
できる。ニトロセルロースを所定量（例えが溶剤1ccに
対して32mgとなるように）秤量し、溶剤に混合する。溶
剤としては例えばシクロヘキサノンが好適である。溶剤
としてこの他にアセトン、キシレン、メチルエチルケト
ン、メチルイリブチルケトン、メチルセロソルブ、セロ
ソルブ、セロソルブアセテート、ジアセトンアルコー
ル、酢酸エチル、エチレンジクロライドの10種類を使用
してみたが、これらを使用した場合においてはいずれも
結晶粒が多く出てしまい実用に供することは困難であっ
た。すなわち色素増感剤としてベンゼンジチオールニッ
ケル錯体を使用する場合においては、その溶剤が極めて
重要であることが判明した。溶剤にニトロセルロースを
溶融したものを、例えば40℃にて約４時間振とう（イン
キュベート）する。しかる後例えば0.2μｍのフィルタ
にてフィルトレーションする。一方ベンゼンジチオール
ニッケル錯体を所定量（例えば溶剤1ccに対して32mgと
なるように）秤量し、これを前記フィルトレーションし
た溶液に混合する（従ってこの場合は溶剤1ccに対して3
2mgのニトロセルロースと32mgの色素増感剤とが混合さ
れたことになる）。この混合液を例えば常温にて約１時
間振とうした後、再び例えば0.2μｍのフィルタにてフ
ィルトレーションする。その結果得られた液体が情報記
録層の原液となる。

この原液を材料として基盤上に情報記録層を形成するの
であるが、基盤としてはガラス又はキャストアクリル
（例えば志村化研工業社製、日東樹脂社製）、さらに平
滑性が良好であれば塩化ビニール、ポリカーボネート等
の合成樹脂を用いることができる。情報記録層に情報を
記録した後これを原盤としてレプリカを製造する場合は
ガラスが好ましいが、そのまま１枚の完成したディスク
として使用する場合はキャストアクリルが軽量なので好
ましい。基盤の表面は面精度が充分得られるように研摩
される必要があるが、充分な面精度が得られない（例え
ばアクリルを基盤とした場合はガラスより面精度が劣
る）場合は、基盤上にスムージング層を所定厚さだけコ
ートしてもよい。スムージング層としては例えばノボラ
ック樹脂（具体的には例えば東京応化社製のポジホトレ
ジストOFPR−２）を１μｍ程度コートすれば良い。例え
ば35cpのOFPR−２を専用シンナにて１対１に希釈した溶
液を、500r.p.m程度で回転する基盤上にスピンコート
し、60℃で15分間ベーキングしてシンナを蒸発させ固体
化する。この様に液体状の合成樹脂を塗布した後固化さ
せてスムージング層としての薄膜を形成することによ
り、基盤上のキズ、ゴミ等の影響を少くし、表面を平滑
にすることができる。

斯かる基盤又は基盤上に形成したスムージング層上に所
定厚の銀、アルミニウム等よりなる反射膜を形成する。
反射膜としては例えば銀を400A°の厚さにスパッタリン
グする。この場合アクリル基盤上に銀を直接スパッタリ
ングするより、スムージング層上に銀をスパッタリング
した方が、充分な膜強度とアンカリングを得ることがで
きる。

この反射膜上に情報記録層を形成するには、上記原液を
例えば0.45μｍのフィルタにてフィルトレーションした
もの10ccを反射膜上に滴下し、基盤を250r.p.mで７秒間
回転させてこの液を全面に塗布させ、さらに600r.p.mで
120秒間回転させる。しかる後例えば60℃で20分間ベー
キングして溶剤を蒸発させ、固体化して常温に戻す。

色素増感剤とバインダーとの混合量並びにスピンコート
回転数を変化させた場合における原液及び情報記録層の
特性は表１の如くになった。

尚表１において原液の特性は500倍に希釈した場合の値
であり、コート状態の特性は情報記録層の厚さを1000乃
至3000A°程度にした場合の値である。また光透過率は
波長830nmの半導体レーザに対するものであり、数種の
サンプルディスクの平均値である。さらにコート状態に
おける光透過率は情報記録層を一回通過した場合の値で
あり、再生時においては後述する如く一旦情報記録層を
通過したレーザ光が反射膜にて反射され再び情報記録層
を通過するから２乗した値となる（80％であれば46％
（＝0.8²）となる）。

上記表からも明らかな如く、色素増感剤の量を増大させ
るとそれだけ情報記録層に残る残留色素濃度の値を上げ
る（コート状態における光透過率を下げる）ことがで
き、従って感度が上がる（より高周波の信号を記録する
ことができる）ようになる。しかしながら増大させ過ぎ
るとノイズの原因となる色素増感剤の結晶粒が出現して
コート状態の表面が悪化する（NGとなる）。64mg/cc以
上とすると良好な（OKとなる）平面は殆んど得られなか
った。またバインダーの量を増大させると、それだけ情
報記録層の膜の均一性が向上するが、溶液の動粘度が増
加し、同一の膜厚を得るためにはスピンコート回転数を
増大させる必要がある。回転数を増大させると残留色素
濃度が低下してしまうばかりでなく、結晶粒が出現する
ことにもつながる。

この様にして形成された情報記録層は、800乃至900nmの
波長の光に対して透過率が最小となり（吸収率が最大と
なり）、その他の可視光領域の波長の光に対しては大き
な透過率を有することが確認された。

第１図は斯かる情報記録層を有するディスクの構造の一
実施例を表わしている。１は1.2mmの厚さのキャストア
クリルよりなる基盤、２は１μｍの厚さに形成されたホ
トレジストよりなるスムージング層、３は300乃至500A
°の厚さに形成された銀よりなる反射膜、４はニトロセ
ルロースとベンゼンジチオールニッケル錯体との混合物
よりなる情報記録層、５は略円形の基盤１の外周と内周
とに配置された厚さ0.1mm程度のスペーサ、６は1.2mmの
厚さの透明なキャストアクリルよりなる保護板、７はス
ペーサ５により形成された空気層、８は中心孔である。
スペーサ５はその下端部を基盤１と直接接触するように
したり、基盤１又は保護板６と一体成形するようにして
もよい。

波長が830nmの半導体レーザを記録信号により直接変調
して回転するディスクに保護板６を介してレーザ光を照
射すると、情報記録層４の露光された部分は昇華、溶融
あるいは蒸発し、第２図に示す如く記録情報に対応した
ピットＡが形成される。

情報記録後同一の半導体レーザより放射されるレーザ光
を保護板６を介して情報記録層４上に照射すると（この
時記録時における場合よりレーザ光のパワーを減衰さ
せ、情報記録層４に新たなピットが形成されないように
する）、ピットＡがある部分においてはレーザ光は散乱
してしまい、反射膜３にて反射された後捕捉される反射
光量は少なくない。ピットＡがない部分においては情報
記録層４にて吸収されるが表面が平滑であるため散乱さ
れず捕捉される反射光量は多くなる。従って反射光量を
ホトダイオード等により検出することによって記録情報
を再生することができる。記録再生装置の構成は公知の
ものと同一でよい。

第２図に示す如き構造のディスク（色素増感剤とバイン
ダーの溶剤に対する混合量は共に32mg/cc）を線速度1.2
5m/sで回転させ、固定した周波数200KHzの短形波信号
を、波長830nm、NA0.5の光学系を使用して記録再生した
ところ、第３図に示す如き特性を得ることができた。同
図において横軸は記録時における対物レンズより放射さ
れたレーザ光のピークパワー（従って平均パワーは示さ
れた値の約1/2）、縦軸はそのディスクを再生したとき
得られた再生信号のレベルとC/Nである。ピークパワー
で約2mw（平均パワーで1mw）から信号を記録することが
できた。C/Nはピークパワーが約4mw付近の時最大ピーク
となる。

第３図における場合と同一のディスクについて記録パワ
ーと周波数を変化させて得られた結果が表２に示されて
いる。表２のうち最も右側のコラムは記録トラックのピ
ットを2.3μｍとした場合を、またその左側４つのコラ
ムは記録トラックのピッチを4.02μｍとした場合を、各
々表わしている。尚カッコ内の数字は100KHzにおける再
生信号のレベルを０とした場合のデシベル値を表わして
いる。

第４図は第１図に示したディスクにガイドトラックを形
成した場合の構造を示している。第１図における場合と
対応する部分には同一符号が付してあるのでその詳述は
省略する（以下の図においても同様である）。すなわち
孔８を中心として同心円状又はスパイラル状にガイドト
ラック９がスムージング層２上に形成してある（従って
この場合スムージング層２はガイドトラック形成層とし
ての機能も有する）。ガイドトラック９が形成されてい
る部分においてはスムージング層２が除去されているの
で情報記録層４は、トラックの中間部分10より厚くなっ
ている。

ガイドトラック９は基盤１上にスムージング層２として
塗布したピジ型レジストにレーザ光を連続的に照射した
後それを現像することにより形成することができる。ま
たガラス基盤にホトレジストを塗布したものにレーザ光
を照射し、現像してガイドトラックが形成されたマスタ
ー盤を予め用意しておき、基盤１上に紫外線硬化樹脂よ
りなるスムージング層２をスピンコートにて形成し、ス
ムージング層２に上記マスター盤を押圧し、紫外線を照
射してスムージング層２を流体状から固体状に硬化させ
ることによっても形成することができる。あるいはまた
ガイドトラックが形成されたスタンパからインジェクシ
ョン等により合成樹脂にガイドトラックを転写する等し
て、基盤１と一体成型することによっても形成すること
ができる。勿論ディスクにガイドトラックを転写するた
めの上記マスター盤あるいはスタンパにおいてもホトレ
ジストに換え本発明に係る上記色素増感剤とバインダー
との混合物を利用することもできる。

基盤１上にホトレジストよりなりスムージング層２を形
成し、スムージング層２にガイドトラック９を形成する
に際し、基盤１の裏側（スムージング層２が形成されて
いる面と反対の面）に光をよく吸収するインク（例えば
黒色インク）等により文字あるは絵等を描いておくか、
あるいは文字、絵等が描かれた紙等を基盤１の裏側に当
てた状態にしておくと、ホトレジスト側から露光ビーム
が照射されたとき文字、絵等が描かれている部分におけ
る場合よりピットあるいはガイドトラックの幅が細くな
り、裏側のインク、紙等を除去して裏側あるいは表側よ
り見ると、その文字、絵等がスカシを入れたようにな
る。この様にピットあるいはガイドトラックの幅を若干
変化させても、本来記録再生される信号には殆んど影響
がない。勿論ガイドトラックを転写するためにマスター
盤等を作成する時に、その基盤の裏側に同様の処理を施
しておいても、ディスクにガイドトラックあるいはピッ
トと一緒に上記文字、絵等を転写することができる。従
って基盤上にホトレジストを塗布し、ガイドトラックを
形成することなく直接信号を記録し、現像してピットを
出現させ、それからスタンパを作成し、スタンパから大
量のレプリカディスの製造するような場合においても、
同様にして文字、絵等を転写することができる。

尚ディスクには単なるガイドトラックの他、アドレスデ
ータ等を記録してもよいことはもとよりである。

またガイドトラック９が形成されたディスクにおいて
は、記録再生のための光学系をガイドトラック９に追従
させることも、また相隣接するガイドトラック９に挟ま
れた中間部分10に追従させることも可能であるから、情
報信号をガイドトラック９上又は中間部分10上に記録す
ることができる。バインダーとしてのニトロセルロース
の混合量にもよるが、情報記録層４を形成する原液の動
粘度が大きくなると溝として形成されているガイドトラ
ック９の底角部に記録材料が充分充填されない場所が生
じる可能性があるから、斯かる場合は中間部10に情報を
記録した方が、ドロップアウト等に対して有利となる。

第５図はディスクの構造の他の実施例である。この実施
例においては、透明な基盤１（保護板６と考えることも
できる）上に情報記録層４が形成され、その上にアルミ
ニウムよりなる反射膜３が形成された１対のものが、ス
ペーサ５を介してつきあわされている。この実施例にお
いては反射膜３が情報記録層４を介して基盤１に形成さ
れており、情報記録層４が一種のスムージング層として
機能するところから、特別なスムージング層は省略する
ことができる。また記録再生はディスクの両面から各々
可能である。またこの実施例の場合第６図に示す如く、
反射脂３を情報記録層４と共に昇華、溶融あるいは蒸発
させてピットＡを形成するようにしてもよく（この場合
反射膜３の厚さは300A°以下とするのがよい）。また反
射膜３に延展性のよいアルミニウム等に金属を用い、情
報記録層４が昇華、溶融あるいは蒸発するとき発生する
圧力によって反射膜３をバブル状に膨張させるようにし
てピットＢを形成してもよい。ピットＡのように形成し
た方がピットＢのように形成した場合より再生信号のレ
ベルは大となる。

第７図は第５図に示したディスクにガイドトラック９を
形成した場合の構造を表わしている。この場合スムージ
ング層２はスムージング層としての機能とガイドトラッ
ク形成層としての機能を有していることになる。

以上の如く本発明においては、記録情報に対応してピッ
トを形成することにより情報を記録しかつ再生するディ
スクであって、透明基盤と、該透明基盤上に情報記録層
を形成し、該情報記録層の上に全面にわたって平坦とな
るよう反射膜を形成し、該反射膜は延展性によい金属を
用い、情報記録層が昇華、溶融あるいは蒸発することに
より反射膜を膨張させるようにしてピットを形成し、且
つ記録若しくは再生を行なう半導体レーザは該透明基盤
側から照射したので、反射率は一定となり、光路長の短
い且つ高反射率なディスクが得られ、更には構造が簡単
なため低コストのディスクを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれも本発明に係り、第１図は第１の実施例のデ
ィスク構造を示す断面図、第２図はそのピット形状を示
す断面図、第３図はディスクの特性を示す特性図、第４
図は第２の実施例のディスクの断面図、第５図は第３の
実施例のディスクの断面図、第６図はそのピット形状を
示す断面図、第７図は第４の実施例のディスクに断面図
を各々表わす。 １……基盤、２……スムージング層 ３……反射膜、４……情報記録層 ５……スペーサ、６……保護板 ７……空気層、８……中心孔 ９……ガイドトラック、10……中間部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 由之 埼玉県所沢市花園４丁目2610番地 パイオ ニア株式会社所沢工場内 (72)発明者 松井 文雄 埼玉県所沢市花園４丁目2610番地 パイオ ニア株式会社所沢工場内 (56)参考文献 特開 昭52−154603（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−12426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−132536（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−87595（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−11090（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−114306（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−124135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−127937（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−155940（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板と、 該透明基板上に形成され、記録光波長に対して光吸収性
   に優れる有機化合物を含有する記録層と、該記録層の上
   に全面に亘って被着された延展性のよい金属からなる金
   属膜とを有するディスクの情報記録方法であって、 該方法は、基板側から基板を透して記録光を記録層に照
   射し、該記録光の光エネルギを記録層に吸収せしめ、し
   かる後、光エネルギを吸収した記録層が昇華、溶融ある
   いは蒸発することによって発生した力で、金属膜を膨張
   させるように変形せしめるとともに、記録層自らにもピ
   ットを形成して情報記録を行うことを特徴とするディス
   クの情報記録方法。