JPS634253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は光、特にレーザービームの熱エネルギ
により、記録膜の光入射部分を蒸発または融解し
て記録を行なう形式の、除去型光記録デイスクに
おける新規な構成に関するものである。 従来の光記録デイスクの原理的構造と機能を第
１図に示す。第１図ａにおいて、１０１はデイス
クの支持、回転に耐えるための基板であつて、所
要の機械的強度と平面性、さらに熱伝導率の低い
ことが必要であり、一般に高分子平板が用いられ
る。１０２は基板上に設けられる記録膜であつ
て、熱伝導率が低くかつ熱拡散率が大きくさらに
融点の低い材料が必要であつて、Bi、Te等の金
属薄膜が用いられる。上記の構造の光記録デイス
クに、記録光を微細な焦点に集中してエネルギ密
度を高め、かつ所要の情報に対応する変化、一般
的にはON−OFFの変調を加えて照射することに
より、第１図ｂに示すように、記録光１０３が
ONの状態に対応する位置の記録膜は融解、蒸発
して、記録ピツト１０４が形成される。記録の再
生時には記録時と同様のレーザービームを用い、
そのエネルギを記録膜が変化を受けない程度に弱
めて照射し、記録膜からの反射光または透過光を
検出することにより記録情報の再生を行なう。 第２図に他の形式の光記録デイスクの原理的構
造と機能を示す。第２図ａにおいて、２０１は第
１図、１０１と同様の基板、２０５は記録光エネ
ルギの基板方向への透過拡散を防止して記録感度
を高めるための反射膜で、Al等の金属薄膜また
は干渉反射フイルタが用いられる。記録膜２０２
とは、第１図１０２と同様な金属薄膜が用いられ
る。記録は第１図ｂと同様に、第２図ｂにおい
て、記録光２０３がONの状態に対応して記録ピ
ツト２０４が形成されることによつて行なわれ
る。再生時には記録時と同様のレーザービームを
再記録が行なわれない程度に弱めて照射し、デイ
スクからの反射光を検出する。記録膜が金属薄膜
の場合には、再生光の記録ピツトによる変化を強
調するために、記録膜厚を1/4波長程度に形成す
ることにより、入射光と反射光を逆位相で干渉さ
せる等の手段が行なわれる。なお、塵埃等による
情報の欠落防止のために、記録膜２０２の入射光
側の光ビームの非焦点位置に、光透過性の保護層
を設ける場合もある。 上記の様な光記録デイスクにおいては、記録ピ
ツト1μｍ程度またはそれ以下にできるので、記
録トラツクのピツチは2μｍ程度とすることがで
き、極めて高密度の記録を行なうことができる。
しかしながら、この様な光記録デイスクの使用に
当つては、再生時には再生光のビームスポツトの
形状を検出することによつて、再生光のビームス
ポツトが正しく記録トラツク上に位置するよう
に、光学系の位置を制御するための、トラツキン
グサーボ機能を附加することが行なわれるが、記
録時のトラツク説定は光学系の送り機構に依存す
ることになる。このために2μｍ程度のトラツク
ピツチを正しく保持するための機構は極めて高精
度を要し、その取扱いと精度の維持には特別の注
意が必要であり、記録機器の大型化、高価格は避
けられない。 この問題の解決のために、光記録デイスクにト
ラツキングサーボ用のガイド信号を記録しておき
記録時には再生時と同様にトラツキングサーボを
利用してトラツクの設定、追尾を行ない、情報は
上記ガイド信号の空白部に記録する方式が考えら
れる。第３図に上記ガイド信号付光記録デイスク
のトラツクに沿つた原理的断面図と対応する記録
信号を示す。第３図ａにおいて、３０１，３０
２，３０３，３０４はそれぞれ第１図の１０１，
１０２，１０３，１０４に対応する基板、記録
膜、記録光、記録ピツトである。トラツク上の区
間３１０はあらかじめガイド信号が記録されてい
る区間、３１１は情報の記録区間である。区間３
１０のガイド信号は高精度の光学系送り機構を持
つ記録装置によつて定められるトラツク上に記録
されており、その記録信号の波形をｂに示す。情
報記録時には、記録光３０３を区間３１０に対し
ては再記録が行なわれない程度に弱めて再生光と
し、ガイド信号を再生して記録装置のトラツキン
グサーボを動作させ、トラツクの設定、追尾を行
ない、区間３１１に対しては記録光３０３の強度
を増大しｃに示す情報信号により記録ピツト３０
４を形成する。上記のガイド信号付光記録デイス
クによれば、ガイド信号記録用には高精度の原記
録装置を必要とするが、情報記録用には再生装置
と同様のトラツクサーボを持ち、トラツク設定、
追尾精度は光学系送り機構精度よりもサーボ系に
依存できるので、小形で取扱い容易な光記録再生
装置を提供することができる。ガイド信号には、
データ同期信号、アドレス信号等を用いることが
できる。 上記の光記録デイスクの欠点は、デイスク一枚
ごとに高精度の原記録装置によりガイド信号をあ
らかじめ記録する必要があることで、この解決の
ために前記のガイド信号付光記録デイスクからレ
コード盤製造におけるように面の凹凸が逆極性の
スタンパーを作製し、プレスによりガイド信号付
基板を得て、この上に金属記録膜を設ける形式の
デイスクが考えられる。第４図にこの構成のデイ
スクのトラツクに沿つた断面を示す。図におい
て、４０１乃至４０４，４１０，４１１は第３図
の３０１乃至３０４，３１０，３１１に対応する
ものであり、区間４１０のガイド信号ピツトが基
板４０１にピツト４０６として記録されており、
基膜上の記録膜面上に同様の凹凸ピツトとして形
成されることにより、ガイド信号として利用され
るものである。 第４図により、比較的低精度のトラツク送り機
構とトラツクサーボ機能を有する光記録再生装置
によつて、情報記録、再生を行なうに適した光記
録デイスクを、プレス技術によりガイド信号を附
与する量産的手段によつて提供することができ
る。従来提案されている、例えば、第４図に示す
ような光記録デイスクの問題点は記録感度にあ
る。すなわち、従来の記録膜にはBiまたはTeの
ような金属の薄膜がもつとも高い記録感度を与え
るものとして使用され、さらに感度向上のために
多層膜としてレーザービームの吸収を高める等の
工夫が加えられているが、100乃至30ｍＪ／cm²の
記録エネルギを必要とし、10Mbit／secのデータ
記録には実用上20ｍＷ以上の出力を有するレーザ
ー光源が必要となる。この出力はガスレーザーな
らば十分に対応できるが、この場合には高価な光
変調器によつてレーザービームに情報を与える必
要がある。一方、直接に変調できる半導体レーザ
ーの実用的出力は10ｍＷ以下であり、出力を増大
するためには放射面積の拡大が必要となり、記録
膜上のビームスポツトの拡大によりエネルギ密度
が低下する理由により限界がある。 上記のように、従来の金属薄膜による除去型記
録膜は本発明の目的とする高速記録には不十分で
あるので、有機薄膜の利用が考えられる。第５図
に、基板にガイド信号が附与され、有機薄膜を記
録膜とする光記録デイスクのトラツクに沿つた断
面を示す。図において、５０１はガイド信号ピツ
ト５０６が附与されている基板、５０５は反射膜
でその上面は基板表面と同等の凹凸を有する。５
０２は有機薄膜による反射膜、５０３はレーザー
ビームでガイド信号区間５１０ではガイド信号再
生レベル強度を有し、情報記録区間５１１では記
録レベル強度を有する。しかしながら、この構造
の光記録デイスクは実現上大きな困難を有する。
すなわち、上記のような有機薄膜の記録膜は、一
般に溶液化した有機物を塗布し、溶媒の蒸発によ
り作成される。しかるにこのような溶液はガイド
信号区間５１０においては反射薄膜上の凹部ピツ
トに充填されるばかりか、表面張力により記録膜
表面が平担化されるように形成される。記録膜は
本来レーザービームに対する吸収率が大きい程記
録感度が上昇するので、ガイド信号区間に平担に
形成される場合、この区間に必要な反射光すなわ
ちガイド信号再生光の強度およびガイド信号ピツ
トによる変調が著しく減少し、目的とするトラツ
キングサーボを動作させることができない。 本発明は上記欠点を無くし低出力レーザーでも
高速度情報記録を可能にするガイド信号付光記録
デイスクを提供するものである。 以下本発明の一実施例によりその構成を詳述す
る。 第６は本発明によるガイド信号付光記録デイス
クのトラツクに沿つた断面を示す。基板６０１は
所要の機械的強度と平面性、熱伝導率の低いこと
が要求され高分子平板等が用いられる。基板６０
１には高精度のガイド信号をプレス成形等の方法
により記録膜に記録される情報ピツトとは逆極性
の凸方向に形成しガイド信号ピツト６０７の基と
成す。基板６０１上には記録光エネルギの基板方
向への透過拡散を防止し、記録感度を高めるため
のAl等の金属薄膜を蒸着するかまたは干渉反射
フイルタ等の反射膜６０５を設けその上に記録膜
６０２を構成する。第７図に本発明の構成の一例
を拡大し、トラツクに沿つた断面を示す。７０
１，７０２，７０３，７０４，７０５，７０７，
７１０，７１１はそれぞれ第６図の６０１，６０
２，６０３，６０４，６０５，６０７，６１０，
６１１に対応するものである。 例えば記録膜を有機記録膜と成した場合有機記
録膜は反射膜上の凹部には充填されるが、ガイド
信号ピツトの凸部には形成されないか極めて薄く
形成されるように作成することができるので、ガ
イド信号の再生光の強度変調は十分に行なわれ
る。 上記により、除去型記録膜に記録される情報ピ
ツトと逆極性のガイド信号ピツトを有する基板お
よび反射膜の層体上に、記録レーザービームに対
して大きな吸収率を有する有機記録膜を設けるこ
とを特徴とするガイド信号付光記録デイスクが得
られるが、本発明によれば、上記の吸収率はガイ
ド信号ピツトを考慮することなく大きくすること
ができる。このため次に、蒸発温度が低くかつ薄
膜を得るには適しているが、レーザー光に対して
吸収率の低いニトロセルローズ系コロジオンの吸
収率を高めるための発明をつぎに説明する。 例えば、第１表No.１の配合を持つ溶剤を使つた
ニトロセルローズの５％溶液（重量比）にニグロ
シン系染料、例えばソルベント・ブラツク７をメ
チルセロソルブ（エチレングリコールモノメチル
エーテル）98ｇに２ｇの割合で溶解した２％溶液
を２：１の割合で加えて混合した塗布液、この塗
布液は染料濃度0.66％、ニトロセルローズ濃度は
3.3％であり染料に対するニトロセルローズの比
率は１：５となつている、をスピンナーにて透明
基板上に塗布して乾燥させて厚さ0.75μｍの薄膜
を得たもののゝ吸収を第８図ａに示す。この有機
薄膜の吸収は半導体レーザーの波長0.83μｍに対
して33％の吸収を示す。したがつて、反射膜の効
果を併せて記録膜中のレーザービームに往復で約
55％吸収される。したがつて、ニトロセルローズ
膜の比重は1.67、比熱は0.03cal／ｇ・degである
ので、膜の厚さを1μｍとすれば気化温度180℃ま
で本膜を加熱するための入力光エネルギーは3.78
ｍＪ／cm²となる。 上記の色素混入による吸収率を往復55％とすれ
ば、記録膜の所要入力エネルギは6.87ｍＪ／cm²、
光学系の能率を50％とした場合、半導体レーザー
の出力は13.74ｍＪ／cm²である。半導体レーザー
の放射面積が2μｍ程度の一般的なもを用いる場
合に、10Mbit／secの情報速度として、所要光出
力は約３ｍＷとなり、十分実現できる。

【表】 さらに記録感度の高い膜を得るには、例えば第
１表No.２の配合を持つ溶剤を使つたニトロセルロ
ーズの10％溶液（重量比）上記染料溶液を１：２
の割合で混合した塗布液（染料濃度1.33％ニトロ
セルローズ濃度3.3％、染料とニトロセルローズ
の割合１：2.5）を上記と同様な方法にて透明基
板上に塗布、乾燥させて得た厚さ約0.75μｍの膜
の吸収率は第８図ｂに示すように0.83μｍおいて
46％の吸収を示しており、したがつて反射膜の効
果を併せて記録膜中のレーザービームは往復で約
70％吸収される。 このように染料とニトロセルローズの混合比率
を変えることにより光の吸収率を適当に選ぶこと
ができる。しかし、染料とニトロセルローズの混
合比率が１：15上染料の比率が高くなると、溶剤
が蒸発し、膜ができる時に染料とニトロセルロー
ズが分離して染料が微粒子状に折出し均一な膜を
作ることがむつかしくなる。また、染料の比率が
１：10以下となると膜の光に対する吸収率が下が
り記録感度の低下を招く。第９図に染料とニトロ
セルローズの混比率を変えて厚さ0.75μｍの膜を
作つた時の吸収率の変化を示す。図からわかるよ
うに染料とニトロセルローズの比率が１：10以下
となると吸収率は10％程度となり反射膜の効果を
含めても吸収は20％以下となり、記録膜としての
機能が失われてしまう。このため染料とニトロセ
ルローズの混合比率はほほぼ１：２から１：10の
範囲が良く、膜の均一性および吸収率を考慮する
と１：2.5から１：５が最も好ましい範囲である。 溶剤に関しては第１表に限らず、エステル類、
ケトン類、エーテル類、アルコール類、芳香族類
の混合率が使えるが、アルコール類の分有率が多
くなると膜面の均一性が得難くなる。また高速ス
ピンナーを使つて塗布する場合、塗布中に溶剤が
蒸発してしまうと膜面の平滑性が悪くなるため、
塗布中に溶剤が蒸発してしまわないよう高沸点の
溶剤配合が望ましい。 ニグロシン系染料としてはソルベント・ブラツ
ク７のみでなくソルベント・ブラツク５を使つて
も同様な効果が得られ、また、染料の溶解溶剤と
しメルチセロソルブだけでなく、エチルセルソル
ブ（エチレングリコールモノエチルエーテル）、
ブチルセロソルブ（エチレングリコールモノブチ
ルエーテル）でも同様の効果が得られる。 上記のように本発明によるとガイド信号付で高
感度は光記録デイスクを得ることが出来その基本
的構造を示したが、実施上は記録膜の保護、塵埃
による情報の誤りを防止するために、記録膜のレ
ーザービーム入射側の非焦点面に、光透過性の保
護層を設けることもできる。 また前記記録薄膜は紫外光に対し退色性を有す
るので、上記保護層の透過率を短波長域で低下さ
せておくことにより安定性が改良される。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光記録デイスクの原理的構造と
機能を示す図。第２図は従来の他の形式の光記録
デイスクの原理的構造と機能を示す図。第３図は
従来のガイド信号付光記録デイスクのトラツクに
沿つた原理的断面図と対応する記録信号を示す
図。第４図は従来のガイド信号付光記録デイスク
のトラツクに沿つた断面図。第５図は従来の有機
薄膜を記録膜とする光記録デイスクのトラツクに
沿つた断面図。第６図は本発明によるガイド信号
付光記録デイスクのトラツクに沿つた断面図。第
７図は本発明の構成の一例を拡大したガイド信号
付光記録デイスクのトラツクに沿つた断面図。第
８図は本発明の記録薄膜の光吸収率を示す図。第
９図は本発明の記録薄膜の染料とニトロセルロー
ズの混合比率を変えた時の光吸収率を示す図であ
る。 ０１は基板、０２は記録膜、０３は記録光、０
４は記録ピツト、０５は反射膜、０６はガイド信
号ピツト、０７はガイド信号ピツト、１０はガイ
ド信号区間、１１は情報記録区間である。尚３桁
目の数字は図面番号を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トラツク上にガイド信号ピツト部分と空白部
   分を有する基板と、基板上の凹凸に沿つて設けら
   れた反射薄膜と、基板面に一様に形成された除去
   型記録薄膜の層状構造を有し、記録時のトラツク
   の設定追尾のためのガイド信号をあらかじめ附与
   した光記録デイスクにおいて、基板上の情報記録
   部分のトラツクが、基板上のガイド信号ピツトの
   凸部表面よりも深い位置に形成され、記録膜がニ
   トロセルローズおよびニグロシン系染料の混合物
   であることを特徴とする光記録デイスク。 ２ 記録膜を構成する染料とニトロセルローズの
   構成比率が１：２から１：10の範囲であることを
   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 記録膜の入射光側の非焦点面に、光透過性の
   保護層を設けてなる特許請求の範囲第１、または
   第２項記載の光記録デイスク。 ４ 保護層が光の短波長域において低下する透過
   率を有する特許請求の範囲第３項記載の光記録デ
   イスク。