JPH03104036A - 光記録媒体 - 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、レーザ光の照射によって可蓮的光学的変化を
生ずる光記録材料を利用した光記録媒体に関する． 〔従来の技術〕 近年、情報記録の高密度化．大容量化に対する要求が高
まり、国内外でその研究開発が盛んに行われているが、
とくにレーザを光源として用いる光記録媒体は、従来の
磁気記録媒体に比べておよそ１０〜１００倍の記録密度
を有し、しかも記録，再生へッドと記録媒体とが非接触
状態で情報の記録．再生ができるために記録媒体の損傷
も少なく、長寿命であるなどの特徴があることから膨大
な情報量を記録，再生する手段としての高密度，大容量
の記録方式として有望である． この光記録媒体は用途に応じて再生専用型，追記型．書
換え型の３種頬に大別することができる．再生専用型は
情報の読み出しのみが可能な再生専用記録媒体であり、
追記型は必要に応じて情報を記録し再生することはでき
るが、記録した情報の消去は不可能なものである．これ
に対して書換え型は情報の記録，再生とさらに記録済み
の情報を消去して書き替えることが可能であり、コンピ
ュータ用のデータファイルとしての利用が望まれ最も期
待の大きいものである．書換え型の記録媒体については
、光磁気方式と相変化方式の二つの記録方式の開発が進
められているがいずれの方式も記録材料や書込み機構な
どの点でなお改良の余地が残されている．これらのうち
、相変化方式は一般にレーザ光を記録媒体の記録面に集
光して加熱し、レーザ光のパルス出力とパルス幅とを制
御することによって生ずる記録材料の相変化すなわち結
晶状態から非品質状態への移行または相転移などを起こ
させ、それぞれの状態における反射率の違いで情報の記
録と消去を行うものである．第２図に相変化方式の光記
録媒体の構造を示す．通常多くのトラッキング溝を設け
た、例えばポリカーボネートなどの基板表面１にＺｎＳ
等のセラミンク等よりなる保護膜２を形成し、その上に
記録用材料、例えばＧｅＳｂＴｅからなる媒体膜３を設
け、さらにその上にセラ逅ツク等よりなる保護膜４と有
機物の表面保護膜５を順次堆積した構造としてある．ま
た、第３図には保護膜４と有機物表面保護膜５との間に
Ｍ等の金属膜６を設けることが行われている．この金属
膜６は、結晶状態から非結晶状態への変化の際の溶融状
態からの冷却速度を上げるためのものであり、この際、
セラミック膜は断熱層として作用する．媒体の特性確保
のためには、特開昭６３　−　２１４９３８号公報に記
載されているようにこの断熱層の厚さを最適値にするこ
とが肝要である．この金属ｌＩｌ６は冷却の効果以外に
も入射した光の反射膜として機能する．その効果につい
ては、＾ｆａｎ．　Ｂ．Ｂｅｌｌにより雑誌”　ＩＥＥ
Ｅ．Ｊ．Ｑｕａｎｔ，１！ｆｓｅｔ．”　ＱＨ　　ｉｔ
９　７号，４８７ページ（１９７８年）において言及さ
れている．このように金属膜６はその機能が２種類ある
が、ここではその反射機能について言及するので以降は
金属反射層あるいは反射膜と記述する． この金属反射層の材料としては、音楽用のコンパクトデ
ィスクで普及しているように、一般にはアルミニウムが
用いられている．ア′ルミニウムは安価でまたスパッタ
リングで効率良く威膜生産でき、その膜は一般にこのよ
うな光ディスク装置に用いられる特殊な半導体レーザの
発振する光源の波長の光を多く反射するという特徴をも
っていることから広範に使用されている． ところで音楽用のコンパクトディスクと違い、コンピュ
ータのデータファイルに用いる光記録媒体はその記憶し
ている情報の重要性から高い信輯性が求められている．
音楽用のコンパクトディスクにおいても、内原らにより
雑誌ｒｓＡＮＹｏ　Ｔｌ！ＣＨＮＩ−ＣＡＬ　ＲＥＰＯ
ＲＴＪ第１９巻，５５ページ　（１９８７年）に信頼性
を低下させているのは高い湿度であることを明らかにし
て、その対策を講じていることが述べられている．音楽
用のコンパクトディスクではその信頼性が絶対温度で６
０１／ｍ’程度の環境下でしか要求されないが、コンピ
ュータの外部記憶装置に用いる光記録媒体は８０℃，相
対湿度８５％の環境下で使用することが期待されている
． 〔発明が解決しようとする！Ｉ！題〕 光記録媒体に書き込まれた情報が例えば５０℃で１０年
以上安定であるためには、１００℃で３００〜１０００
時間の寿命が必要である．また、現状の記録方式の主流
は、ピントの有無を判別するピントボジシッン記録方式
であるが、将来はピントのエンジを記録点に対応させる
ピントエッジ記録方式が有望である．このピントエッジ
記録方式においては、ピントの有無ばかりでなく、ピッ
トの大きさも記録情報となるため、さらに記録膜上のス
ボフトの安定な光記録媒体が望まれている上、記録膜の
腐食などの例に代表される時間の経過に伴う変化のない
ような光記録媒体が必要となってくる．金属反射層は、
前述のように半導体レーザの発振波長において入射した
光を多く反射する機能のほか、半導体レーザが照射され
ることによって光記録媒体が局部的に温度上昇をしない
ための冷却の役割も行うのでこの機能をもちあわせてい
なければならない． このような光記録媒体は、実際の使用条件において、高
い温度や高い湿度の雰囲気にて使用されることが多く、
また急激な温度変化によって空気中の水分が結露すると
いった環境中にて使用されることか多い．発明者らの経
験によれば、６０℃，相対湿度９０％　（ｗＡ対湿度１
００ｇ／ｍ”）　テは２５０時間で光記録媒体に用いた
アルミニウムが腐食をおこしてしまう現象が観察され、
信号を再生したところ誤りが増加していることがわかっ
た．また、８０℃．相対湿度８０％で放置したのちに、
２５℃の部屋に持ち込んだところ、ディスクの内部に水
分の凝集による結露が観察された．このような結露は有
機保護層と金属反射層のあいだでおこっていることが観
察されており、この結露した部分が金属反射層が腐食し
、乱反射をおこしてやはり信号の誤りの原因となってし
まった． このような腐食を防止するために、例えば金のような貴
金属が用いられることもあるが、一般にこのような貴金
属反射層は高価であるうえ、スパンタのような真空中に
おける薄膜形或法で作威される場合には使用効率が非常
に劣るので、原料として貴金属を用いることは望ましく
ない．また、アルミニウムの耐腐食性の保護層としてＳ
ＩＯを積層することがレーザ用の反射鏡に使用する際、
一般に行われているが、スパンタリングで戒膜をする場
合に酸化物は真空槽内の真空の質を低下させて生産性を
低下させるという欠点がある．本発明の目的は、金属反
射層に貴金属を用いないでアルミニウムを用い、しかも
、貰温，高湿度の状態に保存しても、また急激な温度変
化によって結露を起こしても、記録情報の保存寿命が長
い光記録媒体を提供することにある． （１１１Ｒを解決するための手段〕 上記の目的を達戒するために、本発明は、光記録材料よ
りなる媒体層の反光入射側にアルミニウムからなる反射
層を備えた光記録媒体において、反射層の媒体層より遠
い側に隣接してアルミニウムよりイオン化傾向の大きく
、水と化合して安定な酸化物を形成する金属よりなる保
護層が積層されたものとする．また本発明は、上記の光
記録媒体において、反射層の媒体層より遠い側に隣接し
てアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金属よりなる
第一保護層と第一保護層の金属よりイオン化傾向が大き
く、水と化合して安定な酸化物を形或する金属よりなる
第二保護層とが順次積層されたものとする． 〔作用〕 アルミニウムからなる反射層の上にアルミニウムよりイ
オン化傾向の大きな金属からなる保護層を積層した場合
は、高湿度の環境下や結露を起こした状態において、そ
の保護層が局部電池の作用によって腐食を起こす．そし
て、保護層が腐食を起こして安定な金属酸化物を作ると
、その金属酸化物が水分の透過を実質的に阻止するので
、アル漬ニウムの腐食が防止されるような状態が得られ
る．そのために金属反射層の腐食によるレーザ光の乱反
射が起こらず、光記録媒体の記録スポットからの反射光
の強度のランダム性が抑制される．また、アルミニウム
反射層の上にアルミニウムよりイオン化傾向の小さい金
属からなる第一保護層、さらにその上に第一保護層の金
属よりイオン化傾向の大きい金属からなる第二保護層を
積層した場合は、高湿度の環境下や結露をおこした状態
において、第一の保！１１１よりイオン化傾向の大きな
第二保護層が局部電池の作用によって腐食をおこす．第
二保護層が腐食をおこして安定な金属酸化物を作ると、
その金属酸化物が水分の透過が実質的に阻止するので、
その下の第一保護層が水分に対して腐食を起こさない安
定な状態が得られる．そのために、アルξニウ五反射層
までは水分の侵入が起こらず、反射層の腐食が防止され
る．その結果、金属反射層の腐食によるレーザ光の乱反
射が起こらず、光記録媒体の記録スポットからの反射光
のランダム性が抑制され、信号の読み取りの誤りを起こ
す確率が非常に少なくなる． 〔実施例〕 第１図は本発明の第一の実施例の光記録媒体の構造を示
し、第２．第３図と共通の部分には同一の符号が付され
ている．このような積層構造は、高周波あるいは直流マ
グネトロンスパッタなどにより次のように容易に作戒で
きる．すなわち、表面にトランキング溝が形成されてい
るポリカーボネート製のディスク基板１上に、保護膜２
としてＺｎＳを、さらに媒体膜３として（ＧｅＴｅ）　
＊　（Ｓｂ＊Ｔｅｓ）に相当するＧｅｔＳｂｔＴ６ｓを
、そして保護膜４としてＺｎＳをこの順に高周波スパッ
タリング法により膜を形成した．次にＭをターゲットと
してアルゴンガスで直流法でスパソタを行いアルミニウ
ム反射ｌ１６を、さらに最後に金属チタンをターゲント
として直流法でスパッタを行い、反射膜用保護膜７を順
次積層した．各層の膜厚はそれぞれ１２０．６０，１７
０，　１００．　１０Ｏｎ−とした．さらに、紫外線硬
化樹脂をスピンコーティングにて塗布後、紫外線を照射
して硬化させ、厚さ１０ｎの表面保護膜５を作威した．
ディスク直径は１３０　Ｍである．この光記録媒体を周
速１１ｓ／ｓｅｃで回転させながら、波長８３０ｎ（出
力８ｍＷのレーザ光を照射した．記録媒体面でのレーザ
スポント径は約ｌｎであった．スバフタ直後の光記録材
料膜は非結晶状態であり、その光反射率は約１６％であ
ったが、上記のレーザ照射により光反射率は約３８％に
まで上昇した．ディスクの同じ場所を同様の条件で再度
レーザ照射した場合、反射率３８％から変化は認められ
なかった．反射率が１６％から３８％へ変化したのは、
媒体膜３が非結晶状態から結晶状態へ変化したためであ
り、再度のレーザ照射で反射率が変化しなかったのは、
最初のレーザ照射により、結晶化が十分に行われたこと
を示している．以後この操作を初期化と呼ぶ． 情報の書込みを行った後での消去についても、上記と同
様、周速１１−／ｓ６（での消去が可能であった．すな
わち、上記の光記録媒体を十分に結晶化した後、レーザ
出力１５ｍＷで周波数３．７ＭＨＺのパルス入力を書込
んだ時、記録媒体の再生出力としてＣＮ比で４８ｄＢの
値が得られたが、これを上記の８一の連続光の条件で消
去するとＣＮ比は１３ｄＢまで低下し、ほぼ完全に消去
できた．このＣＮ比で４８ｄＢの信号で記録された光記
録媒体を実施例記録媒体とし、アルミニウム反射膜６の
上にチタン保護膜７を積層していない以外は実施例記録
媒体と同一条件で作威した光記録媒体を比較例記録媒体
とした．この２例の光記録媒体は、初期化の後にレーザ
出力１５ｍＷで周波数３．７　ＭＨＺのパルス入力を書
込んだ時、再生出力としてＣＮ比で４８ｄＢの値が得ら
れた．この光記録媒体にＣＤフォーマットの信号を記録
してこれを６０℃で相対湿度８０％の環境下に２昼夜保
存し、２５℃での相対湿度３０９Ｉ６の環境に放鷹した
ところ、わずかながら記録媒体の内部に結露が観察され
た．この時点での信号のブロック誤り率は１〇一冨台で
あった．しかしながら、３０日のち信号のブロック誤り
率は実施例記録媒体ではまだ１０−”台であったが、比
較例記録媒体では１０−１台に劣化をしてしまった．チ
タン保護膜７を積層した実施例記録媒体は、その結露し
た部分が酸化物を作り、アルミニウム反射膜６まで腐食
が進行していかなかったのに、チタンを積層していない
比較例記録媒体ではアルミニウムが腐食をして、乱反射
をおこして誤りの原因となった．また、この実施例と比
較例の２者の光記録媒体を８０℃，相対湿度８５％の状
態に保存をしておいたところ、実施例の記録媒体は１０
００時間でも誤り率は増大しなかったが、比較例の記録
媒体は２５０時間で誤り率がｔｏ−’台に劣化をしてし
まった． 第二の実施例として、第一の実施例と同一の断面構造を
もつが、反射膜用保護膜７の材料をチタンからマグネシ
ウムにした光記録媒体を作或した．この記録媒体は、初
期化の際第一の実施例の記録媒体の場合と同様の反射率
の変化を示した．情報の書込み後の消去の際も第一の実
施例の記録媒体と同様の特性を示した．また、この実施
例の記録媒体とアル藁ニウム反射ｌＩＩ６の上にマグネ
シウム保護膜７を積層していない比較例の記録媒体とを
初期化の後、第一の実施例および比較例の記録媒体に対
するのと同様にして高温，高湿度の環境下での保存後放
置の際の劣化について調べたところ、第一の実施例およ
び比較例に対する場合と同様の結果を得た． 第三の実施例として第４図の断面構造をもつ光記録媒体
を作威した．この記録媒体には、アルミニウム反射ｗＡ
６の上に金属銅をターゲットとしてアルゴンガスで直流
法でスパッタを行い、銅からなる反射膜用第一保護膜８
を、さらにアルミニウムをターゲソトとしてアルゴンガ
スで直流法でスバッタを行い、アルミニウムからなる反
射膜用第二保護膜９を形成した．両保護膜８，９の厚さ
はそれぞれ１００ｎ一とした．ディスク基板１上の保護
膜２，媒体膜３．保ｆｉ！膜４および反射膜用保護膜上
の表面保護膜５については第一の実施例の光記録媒体と
同様である． この光記録媒体は、初期化の際第一，第二の実施例の記
録媒体の場合と同様の反射率の変化を示した．情報の書
込み後の消去の際も第一．第二の実施例の記録媒体と同
様の特性を示した．また、この実施例の記録媒体と、ア
ルミニウム反射膜６の上に反射膜用第一保護膜８のみを
積層，第二保護膜９を積層していない比較例の記録媒体
との初期化後、第一，第二の実施例および比較例の記録
媒体に対するのと同様にして高温．高湿度の環境下での
保存後の劣化について調べたところ、第一第二あ実施例
および比較例に対する場合と同様の結果を得た．これは
、第一．第二両保護膜８，９を積層したものは、光記録
媒体内部で結露した部分が酸化物を生威し、水分の侵入
が防止され、反射ｌｌｌ６のアルミニウムまで腐食が進
行していなかつたのに、第二保護膜を積層していない比
較例の記録媒体では、酸化物が生威されないので水分が
侵入し、反射膜６のアルミニウムが腐食して乱反射を起
こし、誤りの原因となった． 第四の実施例として第三の実施例と同様の断面構造をも
つが、反射膜用第一保護膜８の材料を銅から白金にした
光記録媒体を作威した．この光記録媒体は、初期化の際
第一．第二および第三の実施例の記録媒体の場合と同様
の反射率の変化を示した．情報の書込み後の消去の際も
第一，第二および第三の実施例の記録媒体と同様の特性
を示した．また、この実施例の記録媒体と、アルミニウ
ム反射膜６の上に反射膜用第一保護膜８のみを積層し、
第二保Ｗ１１Ｉ９を積層していない比較例の記録媒体と
の初期化後、第一．第二の実施例および比較例の記録媒
体に対するのと同様にして高温．高湿度の環境下での保
存後の劣化について調べたところ、第一，第二の実施例
および比較例に対する場合と同様の結果を得た． 〔発明の効果〕 本発明によれば、アルミニウムよりなる反射層の上に、
アルミニウムよりイオン化傾向の大きい保護層を積層す
るか、アルミニウムよりイオン化傾向の小さい第一保護
層を介してその層よりイオン化傾向の大きい第二保護層
を積層することにより、下層よりイオン化傾向の大きい
保護層あるいは第二保護層が水分と反応して安定な金属
酸化物をつくり、反射層まで水分が侵入することがなく
なる．これによって、反射層の腐食によるレーザ光の乱
反射が起こらなくなり、信号の誤りの原因が除去される
ので、例えばデータファイルにおける２値化の際の信号
の読み取りの誤りが起こる確率が非常に小さくなる．

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第一．第二の実施例の光記録媒体の断
面図、第２図は従来の相変化光記録媒体の断面図、第３
図は他の従来の光記録媒体の断面図、第４図は本発明の
第三．第四の実施例の光記録媒体の断面図である． ｌ：ディスク基板、２．４：保護膜、３：媒体膜、５：
表面保護膜、６：アルミニウム反射膜、７：反射膜用保
護膜、８：反射膜用第一保護膜、第１図 第２閉 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）光記録材料よりなる媒体層の反光入射側にアルミニ
   ウムからなる反射層を備えたものにおいて、反射層の媒
   体層より遠い側に隣接してアルミニウムよりイオン化傾
   向が大きく、水と化合して安定な酸化物を形成する金属
   よりなる保護層が積層されたことを特徴とする光記録媒
   体。 ２）光記録材料よりなる媒体層の反光入射側にアルミニ
   ウムからなる反射層を備えたものにおいて、反射層の媒
   体層より遠い側に隣接してアルミニウムよりイオン化傾
   向の小さい金属よりなる第一保護層と第一保護層の金属
   よりイオン化傾向が大きく、水と化合して安定な酸化物
   を形成する金属よりなる第二保護層とが順次積層された
   ことを特徴とする光記録媒体。