JPH03142730A - 光学式情報記録媒体 - 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〕 本発明は光ビームを照射して情報を記録または消去し、
あるいは光ビーｉの反射または透過により記録された信
号の再生を行う光学式情報記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

光学式情報記録媒体に用いられる基板に要求される性質
には、■透明性が高いこと、■記録、再生時のノイズの
原因となる複屈折が小さいこと、■基板の反り、記録媒
体の寿命に影響する吸湿性が低いこと、■耐熱性が高い
こと等が挙げられる。

ガラス基板はこれらの要求を満たす優れた基板であるが
工業的にみた場合に量産性に欠けるため、樹脂製の基板
が開発されている。ディスク基板に使用される樹脂とし
ては、現在ポリカーボネート、ポリメチルメタアクリレ
ートが主に用いられている。

ポリメチルメタアクリレート等のアクリル樹脂は透明性
、流動性がよく、複屈折が小さい等の特徴を有するので
光学用透明成形品の材料として提案されている（特開昭
５６−１３１６５４）。しかし、アクリル樹脂は耐熱性
が低く、また吸水率が高いという欠点がある。

これは基板用途のアクリル樹脂の場合、耐熱性について
は熱変形温度が１００℃以下であるために使用環境が限
られてしまう、また吸水率については飽和吸水率が２．
２〜２．５ｗｔ％と高いため、水分による基板変形を生
じたり、記録媒体の劣化を生じたり、真空装置を用いて
記録媒体を成膜する時に排気時間が長いといった問題が
生じるからである。一方、ポリカーボネートはポリメチ
ルメタアクリレートより耐熱性が良好で、低吸水率であ
る。しかしながら、ポリカーボネート樹脂基板は後述す
るように複屈折、特に基板に斜め方向から入射する光線
に対する複屈折が大きいといった欠点を有する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、従来技術によるポリカーボネート樹脂基板と
同等もしくはそれ以上の高耐熱性と低吸水率を有し、特
に同基板の複屈折を低減化した樹脂基板からなる光学式
情報記録媒体が必要とされている。以下この複屈折の問
題をポリカーボネート基板からなる光学式情報記録媒体
を例にして詳述する。

複屈折とは光線が透過する媒質の屈折率が異方性を有す
ることをいう。屈折率の異方性は媒質内で光の振動方向
による光路差を生む。このため光学式情報記録媒体にお
いて基板が複屈折を有すると、信号の読み書きに用いる
光ビーム、主としてレーザービームの直線偏光または円
偏光が基板を通過する際に楕円偏光になったり、偏光角
度の変化が起こったりする。このことは記録再生信号の
品質劣下及び記録再生位置の制御系（フォーカスサーボ
やトラッキングサーボ〉の不安定化につながる。特に光
磁気記録においては、直線偏光の微小な回転を検出する
方式であるために複屈折の影響が大きい。

光学式情報記録媒体の実用化における重要な課題にＣ／
Ｎ　（信号対雑音比）の向上があるが、以上の理由によ
り基板の複屈折がＣ／Ｎの低下の主要な原因の一つとな
る。さらに記録密度の高い、すなわち記録再生周波数の
高い領域では基板上の記録ビット長が短くなるため、記
録再生光学系の特性が低下するとともに記録再生信号が
外乱を受は易くなりＣ／Ｎは低下する。従って、記録再
生周波数が高くなるほど基板の複屈折の問題が大きくな
るであろう。

さてポリカーボネート樹脂基板は主として射出成形や射
出圧縮成形によって製造されるが、分子構造と成形時の
分子配向により基板の状態では屈折率の異方性を表す屈
折率楕円体は第一１図の様になっている。即ち、Ｚ軸方
向く基板垂直方向〉の屈折率（ｎ、）が基板面内の射出
方向の屈折率（ｎ、）　と射出方向に垂直な方向の屈折
率（ｎ、）に比べて大きいことが特徴である。

入射光線に対する複屈折は、第２図に示すように、入射
光線がこの屈折率楕円体の原点を通るように記述した時
に、原点を含み入射光線に垂直な面で屈折率楕円体を切
ってできる楕円より第１式により求められる。

複屈折：Δｎ＝ｎａ−ｎ、（第１式） ％式％） ） ） ここでｎ、は楕円の長袖、ｎｂは楕円の短軸である。

またβは基板内での角度である。

なお複屈折による光路差（Ｒｅ：！Ｊフタ−イジョン〉
は第２式で表すことができる。

Ｒｅ＝Δｎ　Ｃｄ／ｃｏｓβ）　　　　　（第２式）こ
こでｄは基板の厚みである。

ポリカーボネート樹脂基板は成形条件を選ぶことにより
基板面内の屈折率差（Ｘ軸方向の屈折率とＹ軸方向の屈
折率の差）Δｎ、、　＝　　ｎ、　−ｎｙｌは１×１０
−″５以下にすることができる。この場合には基板に垂
直方向から入射する光線（β＝０）に対して複屈折をほ
ぼ零とすることができる。しかしながら、基板垂直方向
と面内方向との屈折率差（Ｚ軸方向の屈折率とＸ軸方向
の屈折率差（Δｎｚｘ＝　ｌ　ｎｇ　　ｎ、　ｌ　（あ
るいは、Ｚ軸方向の屈折率とＹ軸方向の屈折率差Δｎｚ
ｙ＝ｎｇｎｙｌ）はポリカーボネート樹脂固有の性質に
起因するために、成形条件とは関係がなくΔｎｏｙはど
小さくすることはできない。このため基板に斜めから入
射する光線（β〉０）に対しては複屈折を有し、第３図
に示すように入射角０°（垂直入射〉において複屈折が
零、すなわちリターデイションが零であっても光線の入
射角度が大きくなるとりターデイジョンが大きくなる。

光学式情報記録媒体はレンズ等を用いて光線を記録面上
に集光させる構造を有しているために、基板に入射する
光線は基板に対して垂直だけでなく斜め方向の成分を持
つ〔光学式情報記録装置においては、開口数（ＮＡ）が
０．４５〜０．５５のレンズが最もよく用いられている
が、この場合基板外から基板に入射する光線の最大入射
角はそれぞれ２６，７°〜３３．５°になる〕。

このことは斜め入射方向の光線に対する複屈折の大きい
ポリカーボネート樹脂基板では、記録再生信号等の品質
の劣下は避けられないことを示している。

〔問題点を解決するための手段〕

ポリカーボネート樹脂基板の複屈折（基板垂直方向と基
板面内方向の屈折率差）は基板成形時に生じる分子配向
のために分子構造に起因する固有複屈折が現れたもので
ある。基板成形において分子配向を完全に無くすことは
難しい。

そこで固有複屈折が極めて小さい樹脂であれば基板成形
によって分子配向が生じても得られた基板はほとんど複
屈折を持たないことが予想される。ポリメチルメタアク
リレート樹脂は固有複屈折が小さい樹脂の一つである。

しかしながら耐熱性が低く、高吸水率であることが問題
である。

本発明者らは固有複屈折を持たず、かつ耐熱性に優れ、
低吸水率であるポリカーボネートとポリスチレンのグラ
フト重合体からなる樹脂及びポリカーボネートとポリス
チレンの重合体を含む樹脂を既に開発している（特願昭
６３−１５４８０１号）。そこで本発明者らは、かかる
問題の解決された光学式情報記録媒体の開発のため鋭意
研究を重ねた結果、基板に垂直方向かつ斜め方向から入
射する光線に対して低複屈折性を有するポリカーボネー
トとポリスチレンのグラフト重合体もしくはポリカーボ
ネートとポリスチレンのグラフト重合体を含む樹脂基板
から成る光学式情報記録媒体において、特に記録周波数
を上昇させた場合に生じる信号対雑音比の低下が著しく
改善されることを見いだし、かつ当基板からなる光学式
情報記録媒体が充分な耐熱性と低吸水率性を持つことを
見いだして本発明に到達したものである。

以下、本発明の構成について説明する。光学式情報記録
媒体には記録媒体の方式としては再生専用型媒体例えば
ＣＤ５ＬＤ、追記型媒体／ＷＯ（Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ
）　、及び、書換え型媒体／ＲＷ（ｌｅｗｒｉｔａｂｌ
ｅ）などがあり、媒体の形状の方式としてはディスク及
びカードなどがあるが、樹脂基板内を光線が通過するこ
れらのいずれの方式にも本発明は適用可能である。書換
え型媒体の中で特に光磁気記録媒体は複屈折の影響を受
は易く、水分による記録媒体の劣化が激しいので、本発
明の光学式情報記録媒体の効果が最も大きい。

光磁気記録媒体の一部を例示すると、希土類−遷移金属
アモルファス合金からなり、Ｔｂ−Ｆｅ系合金（特公昭
５７−２０６９１号）、ロｙ−Ｆｅ系合金（特公昭５７
−２０６９２号）　、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ系合金（特開昭
５６−１２６９０７号）　、Ｇｄ−Ｔｂ−ロｙ−Ｆｅ系
合金（特開昭５７−９４９４８）、Ｇｄ−Ｃｏ系合金（
特開昭５４−１２１７１９）、Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ系合金
等である。上記金属層は蒸着、スパッタリング、イオン
ブレーティング等の方法で本発明の低複屈折熱可塑性樹
脂基板上に形成される。

先に記載したように、光学式情報記録媒体に用いられる
基板に要求される性能には、（１）透明性が高いこと、
（２）記録、再生時のノイズの原因となる複屈折が小さ
いこと、（３〉　基板の反り、記録媒体の寿命に影響す
る吸湿性が低いこと、（４）耐熱性が高いこと等があげ
られる。

従って、基板樹脂材料としては、従来のポリメチルメタ
アクリレート樹脂とポリカーボネート樹脂との長所を合
わせもった樹脂、すなわち、■ポリメチルメタアクリレ
ート樹脂と同等の低複屈折性を有する樹脂、■ポリカー
ボネート樹脂以下の低吸水率である樹脂■使用環境の厳
しい車載用などを考えた場合に耐熱性が１００℃以上で
ある樹脂であることが必要である。より具体的に示せば
、次の主要物性を満足することが必須要件である。

（１）低複屈折性 厚み１．　２ｍｍ基板への入射角０１〜４０°の範囲で
、波長４００〜１６００ｎｆｆｌの透過光線に対して、
リターデイションが４０ｎｍ以下、好ましくは、２（ｌ
ｎｍ以下であり（上記基板の複屈折を屈折率楕円体にお
いて表示すれば、基板面内の主軸の屈折率の差が２×１
０″″Ｓ以下であって、かつ、基板垂直方向と基板面内
方向の主軸の屈折率の差が１×１０−’以下と規定する
）。

（２）上記基板が飽和吸水率は０．３％以下である。

（３〉上記基板が熱変形温度１００℃以上（測定法：Ａ
ＳＴＭ　Ｄ−６４８）である。

上記主要物性を満足する熱可塑性透明樹脂としては、ス
チレン系樹脂と芳香族ポリカーボネートとのグラフト共
重合体〈例えば、特願昭６３−１７８８２２４号、特願
昭６２−２００７８１号、特開昭６３−１９６６１２号
、特開昭６３−３０５１１４、特願昭６２−２７８３２
７号、特開昭６３−１５９４１５号等〉、ポリフェニレ
ンエーテルとポリスチレン樹脂との混合物（例えば、特
開昭６４−４２６０１等）等が例示される。これらの熱
可塑性透明樹脂のうち、 ■射出成形時の熱安定性（分解、着色、ヤケによるダス
トの発生等） ■射出成形時の成形安定性 ■基板上に設けたピットあるいはグループの転写性 ■温熱環境下での長期信頼性等の実用性能を考慮すると
き、スチレン系樹脂と芳香族ポリカーボネート樹脂との
グラフト共重合体が最も好ましい。

以下、本発明を光磁気ディスクを例に実施例を説明する
が、前記したように他の公知の光学式情報記録媒体即ち
、再生専用形記録媒体及び追記形記録媒体に適用可能で
ある。

以下、実施例によって本発明を説明する。

参考例１　（特願昭６３−１５４８０１号に基すき以下
のグラフト体を製造する） 末端にビニル基を有す粘度平均分子量１８．０００のポ
リカーボネー）２５ｋｇ、スチレンモノマー１００ｋｇ
を耐圧容器に入れ、１２０℃まで昇温し、ドデシルメル
カプタン１１０ｇ及び無水マレイン酸１、５４ｋｇを含
むスチレン１．５ｋｇの溶液を添加しつつ、１００分間
反応した。反応終了後生成物を塩化メチレンに溶解し、
メタノールへ加え沈澱化し、ポリカーボネートとポリス
チレンのグラフト共重合体４０．３ｋｇを得た。

参考例２ スパッタ装置を用いて実施例１１及び、比較例１で用い
た樹脂基板上に基板／５ｉＮ（第−層）／ＴｂＦｅＣｏ
　（第二層）／５ｉＮ（第三層）構造を有する光磁気記
録膜を底膜した。

第−層：ＳｉＮ　　　　　　　　９０（ｎｌｌｌ）Ｓｉ
３ＮｓターゲツトによるＲＰマグネトロンスパッタ Ａｒ圧　　　０．８　（Ｐａ） 投入電力　６００ｗ 第二層：Ｔｔｌｉ＋Ｆｅｔ＋−ｔｃ（ｈｌｌｏｏ（ｎｌ
１１）Ｔｈ、　Ｆｅｓ。Ｃｏ、。ターゲットによるＲＦ
マグネトロンスパッタ Ａｒ圧　　　１．０　（Ｐａ） 投入電力　　Ｔｂ　　　２２０Ｗ 投入電力　　ＦｅＣｏ　　６００Ｗ 第−層：ＳｉＮ　　　　　　　　９０（ｎｍ）３１３Ｎ
４ターゲツトによる ロンスパッタ ＾ｒ圧　　　１．０　（Ｐａ） 投入電力　６００１１ ＲＦマグネト 実施例 参考例１のポリカーボネートとポリスチレンのグラフト
重合体を射出成形法によって成形して厚み１．２ｍｍ、
直径１３０ｍｍ、グループピッチ１．６μｍの円板状基
板を得た。

エリプソメーターを用いてこの基板の複屈折を測定した
ところ、第１表に示すようにポリカーボネート基板に比
べて斜めから入射する光線に対するリターデイションが
小さいことがわかる。これはグラフト重合体の固有の性
質により基板垂直方向の屈折率と基板面内方向の屈折率
との差（Δｎ１ｌｌ１％または、Δｎ！、　）が小さい
ためである。

飽和吸水率、熱変形温度も併せて、第１表に併記する。

ポリ−カーボネート樹脂より低吸水率であり、熱変形温
度１００℃以上である。

続いてこの基板の上にＳ　ｉＮ／ＴｂＦｅＣｏ／Ｓ　ｉ
Ｎ構造を有する光磁気記録膜を参考例２により成膜し、
光磁気記録ディスクを製造した。この光磁気記録ディス
クを用いて、記録周波数を上昇させて再生信号の信号対
雑音比（Ｃ／Ｎ）の低下を測定した。第４図に示すよう
にポリカーボネート基板から成る光磁気記録ディスクに
比べて記録周波数を上昇させた時のＣ／Ｎの低下が少な
いことがわかる。

比較例 実施例と同じ形状のポリカーボネート樹脂からなる基板
を射出成形法によって製造し、複屈折を測定して、第１
表に示した。この基板上に参考例２により実施例と同じ
構造を有する光磁気記録膜を成膜した。この光磁気記録
ディスクを用いて、記録周波数を上昇させてＣ／Ｎの低
下を測定し、第４図に結果を示した。高周波域でのＣ／
Ｈの低下が実施例よりも大きいことが認められる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、基板に垂直方向かつ斜め方向から入射
する光線に対して低複屈折性を有するポリカーボネート
とポリスチレンのグラフト重合体もしくはポリカーボネ
ートとポリスチレンのグラフト重合体を含む樹脂基板を
用いることによって、記録周波数が高くなってもＣ／Ｎ
の低下しない、かつ使用環境の広い光学式情報記録媒体
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリカーボネート樹脂製基板の屈折率楕円体の
概略図を、第２図は基板の斜め方向から入射する光線に
対して生じる複屈折の概略図を、第３図はポリカーボネ
ート樹脂製基板に入射する光線の入射基と複屈折の関係
を、第４図はポリカーボネートとポリスチレンのグラフ
ト重合体からなる基板を用いた光磁気ディスクとポリカ
ーボネートからなる基板を用いた光磁気ディスクとのＣ
／Ｎの記録周波数特性（記録周波数ＩＭＨｚにおける値
を０とした）の比較を示したものである。なお、第４図
において○は実施例の結果を。 口は比較例の結果を示してい る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　合成樹脂の基板とこの基板上に設けた高密度情報記
   録層からなる光学式情報記録媒体において、基板がポリ
   カーボネートとポリスチレンのグラフト重合体もしくは
   ポリカーボネートとポリスチレンのグラフト重合体を含
   む樹脂で構成され、この基板の複屈折が屈折率楕円体に
   よって定義したとき、基板面内の主軸の屈折率の差が２
   ×１０＾−＾５以下であって、かつ基板垂直方向と基板
   面内方向の主軸の屈折率の差が１×１０＾−＾４以下で
   あり、この基板が厚さ１．２ｍｍであるとき基板への入
   射角０゜〜４０°範囲で波長４００〜１６００ｎｍの透
   過光線に対してリターデイションが４０ｎｍ以下である
   ことを特徴とする光学式情報記録媒体。 ２　高密度情報記録層が希土類−遷移金属アモルファス
   合金の光磁気記録層である特許請求の範囲第１項記載の
   光学式情報記録媒体。 ３　光学式情報記録媒体が光ディスクである特許請求の
   範囲第１項記載の光学式情報記録媒体。