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JP2009187625A - 光情報記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

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勲 松田
Masaru Shibata
優 柴田
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将志 服部
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毅 大津
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Abstract

【課題】光透過層の表面に指紋が付着したままの状態で記録を行っても良好な記録特性を得ることができる光情報記録媒体を提供する。
【解決手段】記録層６と、該記録層６に照射される記録用レーザ光及び再生用レーザ光が通過する光透過層７と、を有する光情報記録媒体１において、前記光透過層７の表面にハードコート層８が形成されており、前記ハードコート層８は、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が５０°以上好ましくは６０°以上となる樹脂で形成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に高記録密度の追記型の光情報記録媒体において、指紋の付着による記録特性への影響を低減することが可能な光情報記録媒体とその製造方法に関するものである。
追記型ＣＤ（ＣＤ−Ｒ）、追記型ＤＶＤ（ＤＶＤ±Ｒ）または追記型ブルーレイディスク（ＢＤ−Ｒ）等の光情報記録媒体すなわち光ディスクは、ディスク状基板の一方の面上に、記録層、反射層、及び必要に応じて保護層を形成した構造を有している。また、記録層や反射層が形成されている側の前記基板の面上にはグルーブと呼ばれる螺旋状または同心円状の溝が形成され、隣り合うグルーブの間はランドと呼ばれる凸部となっている。このような光ディスクは、記録用レーザ光をグルーブ上の記録層に照射してピットを形成することにより記録が行われる。このピットの長さ、ピットとピットの間の部分（以下スペースと言う。）の長さ及びこれらの配列を、再生用レーザ光を照射して反射光を再生信号として読み取ることによって再生が行われる。
このような光ディスクは、記録用レーザ光及び再生用レーザ光が光透過層を通して記録層に照射される。ここで光透過層は、ＣＤ−ＲやＤＶＤ±Ｒの場合は光透過性のディスク状基板（厚さはＣＤ−Ｒの場合１．２ｍｍ、ＤＶＤ±Ｒの場合０．６ｍｍ）の上に記録層、反射層が順次形成された構造を有するので、光透過性のディスク状基板が光透過層に相当する。また、ＢＤ−Ｒの場合は厚さ１．１ｍｍのディスク状基板の上に反射層、記録層が順次形成され、記録層上に厚さ０．１ｍｍの透明のカバー層が形成された構造を有するので、透明のカバー層が光透過層に相当する。
また、ＢＤ−Ｒの場合は、ピットを形成する位置の違いから、ディスク状基板のランド上に形成された記録層にピットを形成するＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式と、ディスク状基板のグルーブ上に形成された記録層にピットを形成するＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式の、２種類の記録方式がある。ＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式は記録層に無機材料を用いたＢＤ−Ｒに採用されており、ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式は記録層に有機色素を用いたＢＤ−Ｒに採用されている。
このような光ディスクは、レーザ光が入射される光透過層の表面に傷や指紋等が付いたりすると、レーザ光のスポット形状に乱れが生じて、記録品質が低下してしまうことがある。特にＤＶＤ±ＲやＢＤ−Ｒのような高密度記録の光ディスクではその影響が顕著である。そこで、光透過層表面にハードコート層を形成した光ディスクが製品化されている。このハードコート層は、光透過層を構成する材料よりも硬い光透過性の材料を用いているため、光透過層は傷が付きにくくなる。
また、指紋に対する耐性については、光透過層表面に人工指紋を付着させて拭き取ったときの記録特性（例えばジッター特性）がエラーの生じないレベルになるような光ディスクが特開２００５−０１１４４７号公報に開示されている。
特開２００５−０１１４４７号公報
しかしながら、特許文献１に開示されている光ディスクは、付着した指紋を拭き取ることを前提にしている。このような光ディスクでは、指紋を拭き取るときに、光透過層の表面またはハードコート層の表面に傷をつけてしまうおそれがある。光透過層の表面またはハードコート層の表面に傷をつけた場合、その部分においてレーザ光のスポット形状に乱れが生じ、記録特性の低下が発生する。これはＢＤ−Ｒのような高密度記録の光ディスクではその影響が大きいものである。
さらに、記録層に有機色素を用いたＢＤ−Ｒの場合、ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式を採用しているため、その影響が大きくなる。これは、レーザ光の波長が４０５ｎｍで、グルーブの幅が０．１６μｍ程度なので、回折限界を超えた状態で記録を行うため、ＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式に比べてレーザ光のスポット形状の乱れの影響がより大きくなるためである。
そこで本発明では、このような課題を解決して、指紋が付着したままでも良好な記録特性を得ることが可能な光情報記録媒体を提供する。
発明者らは、鋭意検討の結果、指紋として付着した皮脂が所定の粒子径以下であれば記録特性に影響しないことを見出した。そこで本発明では第一の解決手段として、記録層と、該記録層に照射されるレーザ光が通過する光透過層と、を有する光情報記録媒体において、前記光透過層の表面にハードコート層が形成されており、前記ハードコート層は、硬化被膜上における粒子状のトリオレインとの接触角が５０°以上となる樹脂である光情報記録媒体を提案する。
トリオレインは、人工指紋液の分散媒として用いられているもので、ハードコート層表面におけるトリオレインを分散媒とする人工指紋を付着させた状態は、実際の指紋の付着状態に近いものである。このトリオレインの最大粒子径が１５μｍ以下であれば、指紋が付着したままの状態でも良好な記録特性が得られる。上記第一の解決手段によれば、トリオレインを分散媒とする人工指紋液付着時の最大粒子径が１５μｍ以下になるので、指紋が付着したままでも良好な記録特性を得ることができる。なお、「硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角」とは、図２に示すように、トリオレインの粒子の頂点Ｔとトリオレインの粒子の端点Ａから液滴の直径（ｒ）と高さ（ｈ）を求め、式（1）、および、式（２）より算出できる接触角σである。 ｔａｎσ１＝２ｈ／ｒ ・・・（１） σ＝２ｔａｎ−１（２ｈ／ｒ） ・・・（２）この接触角は、接触角計（例えば協和界面科学（株）製ＣＡ-Ｘ型）を用いることによって測定することができる。
また、本発明では第ニの解決手段として、上記第一の解決手段に加えて、前記ハードコート層が、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が６０°以上となる樹脂で形成されている光情報記録媒体を提案する。接触角が６０°以上であれば、トリオレインを分散媒とする人工指紋液付着時の最大粒子径が１０μｍ以下となる。このレベルであれば、ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式を採用している有機色素系のＢＤ−Ｒにおいても指紋が付着したままの状態でも良好な記録特性を得ることができる。
また、このハードコート層は、シリコン系またはフッ素系のレベリング剤を含んでいる樹脂で形成されている。この樹脂に含まれるレベリング剤の量を多くするほどトリオレインとの接触角が大きくなる。レベリング剤の含有量が１．０％〜３．０％であれば接触角が５０°以上、好ましくは１．５％〜３．０％であれば接触角が６０°以上となる。なお、シリコン系のレベリング剤とフッ素系のレベリング剤は、単独で用いても良いし、混合して用いても良い。
また、このようなハードコート層は、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が５０°以上好ましくは６０°以上となる樹脂材料を、スピンコート法によって塗布して形成することができる。
本発明によれば、指紋が付着したままの状態でも良好な記録特性が得られる光情報記録媒体を得ることができる。このような光情報記録媒体は、指紋を拭き取る必要がないので、指紋のふき取り時に光透過層またはハードコート層に傷をつけるおそれが少なくなる。
本発明の光情報記録媒体にかかる実施の形態について、ＢＤ−Ｒの場合を例にとって、図面に基づいて説明する。図１に示す光情報記録媒体１は、一方の面に幅０．１６μｍのグルーブ３及びランド４がトラックピッチ０．３２μｍで螺旋状に形成されている厚さ１．１ｍｍのディスク状の基板２と、該基板の一方の面上に形成された反射層５と、該反射層５の上に形成された記録層６と、該記録層６上に形成された厚さ０．１ｍｍの光透過層７と、該光透過層７上に形成されたハードコート層８と、を有する。また、必要に応じて記録層６と光透過層７との間に透明の無機材料で構成された保護層９が形成される。
基板２は、厚さが１．１ｍｍを有する直径１２０ｍｍの樹脂製の基板である。この基板２には、従来の光情報記録媒体の基板材料として用いられている各種の材料を任意に選択して使用することができる。具体的には、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂、エポキシ樹脂、アモルファスポリオレフィン、ポリエステル樹脂、アルミニウム等の金属、ガラス等を挙げることができ、必要によりこれらを併用してもよい。上記材料の中では、成型性、耐湿性、寸法安定性及び低価格等の点から熱可塑性樹脂が好ましく、ポリカーボネートが特に好ましい。このような基板２は、射出成形によって形成される。このとき、金型内にスタンパがセットされており、これによって基板２に螺旋状のグルーブ３及びランド４が形成される。このグルーブ３は０．３２μｍのトラックピッチで形成されている。なお、この基板２は特に光を透過する必要がないので、光透過性の材料以外で形成しても良い。
反射層５は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌあるいはこれらの合金等の反射率の高い金属薄膜で形成されており、蒸着またはスパッタリング等によって形成される。記録層６は、色素を用いた有機材料系の記録層と、無機材料を用いた無機材料系の記録層とがある。有機材料系の記録層は、アゾ系色素やシアニン系色素等の色素を例えばＴＦＰ（テトラフルオロプロパノール）溶液に溶かしたものをスピンコート法で塗布することによって形成される。無機材料系の記録層は、Ｔｅ−Ｐｄ、Ｓｉ−Ｃｕ、Ｇｅ−Ｂｉ等を蒸着またはスパッタリング等で成膜することによって形成される。なお、無機材料系の記録層は、光吸収性を良好にするため、２つの誘電体薄膜（例えばＺｎＳ・ＳｉＯ２等）で挟むようにして形成される。
記録層６が有機材料系の場合、スピンコート法で形成するため、図３に示すように、グルーブ３上に形成された記録層６の厚みがランド４上に形成された記録層６の厚みよりも厚くなる。そこで有機材料系のＢＤ−Ｒでは、ピットがグルーブ３上に形成された記録層６に形成されるＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式が採用されている。ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式は、波長４０５ｎｍのレーザ光を、波長よりも小さい幅１６０ｎｍの凹部に照射するので、回折限界を超えた状態で記録が行われる。そのため、記録特性がレーザ光のスポット形状の乱れに影響されやすい。
一方記録層６が無機材料系の場合、蒸着またはスパッタリングで形成するため、図４に示すように、グルーブ３上に形成された記録層６の厚みとランド４上に形成された記録層６の厚みが略同じになる。そこで無機材料系のＢＤ−Ｒでは、ピットがランド４上に形成された記録層６に形成されるＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式が採用されている。ＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式では、記録層６がレーザ光に対して凸部になっているので、記録特性がレーザ光のスポット形状の乱れに対して比較的影響されにくい。
光透過層７は、光透過性の樹脂で形成されている。形成方法としては、紫外線または放射線によって硬化する硬化性樹脂をスピンコート法等によって厚さ０．１ｍｍに形成する方法と、厚さ０．１ｍｍの光透過性の樹脂シートを接着剤等で貼り付ける方法と、がある。この光透過層７の光透過率は、厚み０．１ｍｍで、４０５ｎｍの波長の光にて分光光度計で測定したときに７０％以上好ましくは８０％以上である。なお、記録層６が有機材料系の場合、光透過層７の成膜時における記録層６に含まれる色素の光透過層７への拡散や、光透過層７の形成用の硬化樹脂の溶剤または接着剤に含まれる溶剤等の記録層６への浸透などの混和現象を防止するため、記録層６と光透過層７との間に無機材料の保護層９を形成する。この保護層９を構成する材料は、酸化珪素とくに二酸化珪素や、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化イットリウム等の酸化物；硫化亜鉛、硫化イットリウムなどの硫化物；窒化珪素などの窒化物；炭化珪素；酸化物とイオウとの混合物などが挙げられる。この保護層９は、スパッタリング等の方法で形成される。
ハードコート層８は、シリコン系またはフッ素系のレベリング剤と、紫外線または放射線等によって硬化する硬化性樹脂との混合物で形成されており、スピンコート法で塗布して形成される。シリコン系のレベリング剤としては、架橋型シリコン系レベリング剤（例えば共栄社化学製ＵＣＲ−Ｌ９３や日油製ＦＳ７００）等が挙げられる。フッ素系のレベリング剤としては架橋型フッ素系レベリング剤（例えばＤＩＣ製Ｆ−４８２や日油製Ｆ６００）等が挙げられる。また、硬化性樹脂としては、アクリル系やエポキシ系紫外線硬化樹脂（例えば日本化薬製ＴＹＳ−５０３）等が挙げられる。ハードコート層８中のレベリング剤の含有量は、（レベリング剤の量）×１００／（レベリング剤の量＋硬化性樹脂の量）で表したとき、１．０％〜３．０％、好ましくは１．５％〜３．０％である。３．０％を超える含有量ではハードコート層表面におけるレベリング剤の割合が多くなりすぎるため耐磨耗性の劣化が生じ、ハードコート層としての硬度の機能を果たさなくなる。そのためレベリング剤の含有量は３．０％以下が好ましい。
このような光情報記録媒体１のハードコート層８は、指紋として付着した皮脂をはじいて粒子状にする作用を有する。その作用は、人工指紋液の分散媒として用いられるトリオレインとの接触角で表すことができる。そして本発明の光情報記録媒体１では、接触角が５０°以上好ましくは６０°以上となる。ハードコート層８上にトリオレインが付着している様子を図２に示す。
ハードコート層８に付着したトリオレインは、直径ｒの粒子状になる。このトリオレインの粒子の粒子径ｒは、トリオレインの表面張力の関係から、ハードコート層８とトリオレインとの接触角σで決定される。そして、接触角σが大きくなるほど粒子径ｒは小さくなる。
なお、トリオレインの粒子は、以下のようにしてハードコート層８に付着させる。まず、０．４重量部の関東ロームと、１重量部のトリオレインと、１０重量部のメトキシプロパノールとを混合して人工指紋液を作成する。この人工指紋液を１ｍｌ採取して、直径１２０ｍｍのポリカーボネート基板上にスピンコート法で塗布し、初めの３秒間を５００ｒｐｍ、その後の３秒間を２５０ｒｐｍで回転させて塗膜を形成する。これを６０℃、３分間乾燥して人工指紋用の膜を形成する。次いで直径１２ｍｍのシリコーンゴムの端面を、ＪＩＳ Ｒ６２５２に規定された基材Ｃｗ、研磨材Ａ、粒度Ｐ２４０の研磨紙で研磨した擬似指紋転写材を用意する。この擬似指紋転写材の端面を、荷重２９Ｎで１０秒間人工指紋用の膜に押し当てて、人工指紋液を転写する。次いで人工指紋液を転写した擬似指紋転写材をハードコート層８に荷重２９Ｎで１０秒間押し当てて、人工指紋液を付着させる。付着させた人工指紋液はハードコート層８にはじかれてトリオレインの粒子となる。
このようにしてハードコート層８に付着させたトリオレインの粒子は、最大粒子径が１５μｍ以下であれば、トリオレインの粒子が付着したままの状態のＢＤ−Ｒでも良好な記録特性が得られる。最大粒子径が１５μｍ以下になる接触角σは、５０°以上となる。なお、ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式の有機材料系のＢＤ−Ｒでは、条件がより厳しいものとなるため、トリオレインの粒子の最大粒子径は１０μｍ以下になり、そのときの接触角σは６０°以上となる。
（実施例）
次に本発明の効果について検証する。まず、ハードコート層を形成する前のＢＤ−Ｒのブランクディスクを用意した。次にシリコン系のレベリング剤：フッ素系のレベリング剤が重量比で１：１の割合で混合されたレベリング剤と、アクリル系の紫外線硬化樹脂と、を混合したハードコート剤を用意した。次にこのハードコート剤をスピンコート法によってブランクディスクの光透過層上に塗布し、その後紫外線を照射して硬化させ、ハードコート層を形成した。
このＢＤ−Ｒの光透過層表面に、［００２６］に記載されているようにして人工指紋液を付着させた。次に、人工指紋液を付着させたままのＢＤ−Ｒのブランクディスクにデータ記録を行い、記録／再生特性（シンボルエラーレート）を測定した。記録／再生特性はパルステック工業（株）製ＯＤＵ−１０００を用い、波長４０５ｎｍ、開口数（ＮＡ）０．８５、線速４．９２ｍ／ｓで測定した。なお、記録／再生特性は、４．０×１０−３を閾値とし、これより低い値を合格とする。また、人工指紋液（トリオレイン）の最大粒子径は、人工指紋液の付着した直径１２ｍｍの範囲内で最も大きいものを光学顕微鏡で観察して、付属のマイクロメータによって測定した。また、接触角は、ＢＤ−Ｒディスク上にトリオレイン（関東化学製）を２．０μｌ滴下し、液滴が平衡状態となった際の角度を接触角計（協和界面科学（株）製ＣＡ-Ｘ型）で測定した。
（本発明例１）有機材料系の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を３．０％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が７１°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、１．０×１０−３であった。また、トリオレインの最大粒子径は５μｍであった。
（本発明例２）有機材料系の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を１．５％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が６２°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、３．９×１０−３であった。また、トリオレインの最大粒子径は１０μｍであった。
（本発明例３）無機系材料の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を１．０％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が５０°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、２．０×１０−３であった。また、トリオレインの最大粒子径は１５μｍであった。
（比較例１）有機材料系の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を１．０％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が５１°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、１．０×１０−２であった。また、トリオレインの最大粒子径は１５μｍであった。
（比較例２）有機材料系の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を０．５％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が４２°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、５．０×１０−２であった。また、トリオレインの最大粒子径は２０μｍであった。
（比較例３）無機材料系の記録層を有するＢＤ−Ｒの光透過層の表面に、レベリング剤を０．５％含有するハードコート剤を用いてハードコート層を形成した。このときのハードコート層はトリオレインに対する接触角が４２°であった。このＢＤ−Ｒのシンボルエラーレートは、３．０×１０−２であった。また、トリオレインの最大粒子径は２０μｍであった。以上の結果を表１にまとめた。
Figure 2009187625
以上の結果から、トリオレインとの接触角が５０°以上好ましくは６０°以上のハードコート層であれば、指紋が付いたままでも良好な記録特性が得られるＢＤ−Ｒを得ることができる。
なお、本発明の実施形態は、ＢＤ−Ｒを例にとって説明したが、ＣＤ−ＲやＤＶＤ±Ｒ等の、その他の光情報記録媒体にも適用可能である。
光情報記録媒体の断面の一部を拡大して模式的に示す部分断面図である。 ハードコート層上のトリオレインの状態を示す模式図である。 ＩｎＧｒｏｏｖｅ記録方式を説明するための模式断面図である。 ＯｎＧｒｏｏｖｅ記録方式を説明するための模式断面図である。
符号の説明
１ 光情報記録媒体
２ 基板
３ グルーブ
４ ランド
５ 反射層
６ 記録層
７ 光透過層
８ ハードコート層
９ 保護層

Claims (6)

  1. 記録層と、該記録層に照射されるレーザ光が通過する光透過層と、を有する光情報記録媒体において、
    前記光透過層の表面にハードコート層が形成されており、前記ハードコート層は、硬化被膜上における粒子状のトリオレインとの接触角が５０°以上となる樹脂である
    ことを特徴とする光情報記録媒体。
  2. 前記ハードコート層は、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が６０°以上となる樹脂で形成されてい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. 前記ハードコート層を形成する樹脂は、シリコン系またはフッ素系のレベリング剤を含んでおり、前記レベリング剤の含有量が１．０％〜３．０％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。
  4. 前記ハードコート層を形成する樹脂は、シリコン系またはフッ素系のレベリング剤を含んでおり、前記レベリング剤の含有量が１．５％〜３．０％であることを特徴とする請求項２に記載の光情報記録媒体。
  5. 記録層と、該記録層に照射されるレーザ光が通過する光透過層と、を有する光情報記録媒体の製造方法において、
    前記光情報記録媒体を用意するステップと、
    前記光情報記録媒体の前記光透過層表面に、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が５０°以上となる樹脂材料をスピンコート法によって塗布するステップと、
    前記樹脂材料を硬化させてハードコート層を形成するステップと、
    を有することを特徴とする光情報記録媒体の製造方法。
  6. 前記樹脂材料は、硬化被膜上におけるトリオレインとの接触角が６０°以上となる樹脂材料であることを特徴とする請求項５に記載の光情報記録媒体の製造方法。


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