JP3030425B2 - 記録方法及び記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高分子液晶を記録層と
する記録媒体を用い、情報の記録時の加熱又は光照射条
件によって情報の消去が可能な可逆性ピットと不可能な
非可逆性ピットを形成するマルチモードタイプの記録方
法とそれを用いた記録装置に関するもので、特に情報の
可逆・非可逆両モードの記録が簡易な操作によって可能
な記録方法及び記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報を熱エネルギーの形で印加
し、記録材料の形状変化や物性変化として記録するいわ
ゆるヒートモード記録システムが実用化されつつある。
このようなヒートモード記録媒体としては、Te、Bi、S
e、Tb、Inなどを主成分とする金属材料を用いた無機系
の記録媒体、あるいはシアニンなどのポリメチン系色
素、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポルフィリン
などの大環状アザアヌレン系色素、ナフトキノン、アン
トラキノン系色素およびジチオール金属錯体系色素など
の有機色素を用いた記録媒体が知られている。これらの
記録媒体は集光したレーザー光の照射などにより熱エネ
ルギーが加えられると、照射部分の記録層が溶融あるい
は蒸発して孔(ピット)を形成し、情報を記録するもので
ある。しかし、これらの記録媒体は記録した情報を消去
して再び新しい情報を記録する可能性を有していない。
そこで、このような再生専用、追記型のヒートモード光
記録システムの発達とともに、記録、再生、消去が可能
な可逆記録媒体の必要性が高まっている。

【０００３】こうした可逆記録媒体として、たとえばG
d、Tb、Dyなどの希土類金属とFe、Ni、Coなどの遷移金
属とからなる合金薄膜を用いた光磁気記録媒体がある。
これは、レーザー光照射による加熱と外部印加磁界を併
用して記録し、磁化の向きによる光の振動面の回転方向
の違いを利用して再生するものである。また、情報の消
去はレーザーによる加熱と記録時とは逆向きの外部磁界
を加えることにより行なわれる。しかし、この光磁気記
録媒体は再生時の感度が十分でなくS/N比が悪い、酸化
などの影響による記録感度の劣化や記録の保存安定性、
記録装置内に設けられる磁場発生装置及び周辺機器等の
信頼性に問題があるなどの欠点を有している。

【０００４】また、可逆記録媒体として、Ge、Te、Se、
Sb、In、Snなどの元素を主成分とする無機材料薄膜から
なる記録層の結晶-非晶質間の相転移を利用したもの
は、レーザー光照射のみで、ヒートモードで記録、消去
ができる利点があるが、記録部と非記録部のコントラス
トや記録ピットの保存安定性に問題があり、とりわけ記
録層の酸化など材料の安定性に関して重大な欠点を有し
ている。

【０００５】上記欠点を解決する手段として、特開昭58
-125247号公報には、高分子液晶の透明な配向状態と不
透明なランダム状態を、熱又は電界によって可逆的に変
化させることを特徴とする記録材料が開示されている。
また高分子液晶中に光吸収剤を添加せしめて、レーザー
光を熱源として利用して記録、消去を行う手法も開示さ
れており、このような例としては特開昭59-10390号、同
59-35989号、同60-114823号公報等に記載のものが挙げ
られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記高
分子液晶を記録層として利用した記録媒体の場合、消去
は光または熱エネルギー以外に電界・磁界等の第3の力を
印加せねばならず、光メモリーとしての利用を検討する
と、容易に高S/N比を呈するという利点がある反面、シ
ステム的にあるいは速度的に実用には供し得なかった。

【０００７】本発明は、上記の事情に鑑み、高分子液晶
記録層を有する記録媒体を用い、記録光ビームの照射条
件を変えるという簡易な操作によって容易に可逆、非可
逆両モードの記録を達成できる情報記録方法および情報
記録装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的に対して、光エネルギー照射に伴う熱により、液晶部
位の配向状態が可逆的に変化する高分子液晶記録層への
記録、消去性能を検討した結果、記録層中の分子配向状
態の変化する部分(記録ピット)の膜厚方向の大きさをコ
ントロールすることにより、上記の目的が達成できるこ
とを見出した。

【０００９】すなわち、本発明によれば、少なくとも基
板上に可逆的な配向状態の変化または相変化を起こして
記録、消去を行う高分子液晶からなる記録層と該高分子
液晶を配向させる配向層を有する記録媒体に対し、記録
光ビームの照射エネルギーを複数の段階に変調せしめて
該記録層の膜厚方向の大きさが複数の段階に異なる記録
を形成する記録方法であって、記録層の厚さ方向の一部
分の結晶状態を変化させることにより、消去光の照射に
よって必要に応じて消去可能な記録を形成し、記録層の
厚さ方向の全体の結晶状態を変化させることにより、こ
の消去光の照射では消去が不可能な記録を形成して、同
一記録媒体上に異なるモードの記録を形成することを特
徴とする記録方法が提供される。

【００１０】また、本発明によれば、上記において該記
録光ビームの照射エネルギーを、該記録光ビームの走査
速度を可変することによって制御することを特徴とする
記録方法が提供される。

【００１１】更に、本発明によれば、入力した信号を少
なくとも３段階以上の信号に変換する信号処理手段と、
記録時に光ビームを出力する光ビーム出力手段と、記録
媒体及び光ビームを相対的に一定速度で移動せしめる駆
動手段と、該信号処理手段の出力信号に応じて、該駆動
手段による光ビーム移動速度を可変させる駆動制御手段
とを具備することを特徴とする、請求項１または２に記
載の情報記録方法を実施する記録装置を実施する記録装
置とを具備することを特徴とする、上記方法を実施する
記録装置が提供される。

【００１２】以下本発明の構成について詳述する。上述
のように、本発明は、熱によって可逆的な高分子液晶分
子の配向状態の変化または相変化を起して記録、消去を
行なう記録層を有する記録媒体を用いて、可逆記録の場
合は記録層の厚さ方向の一部分の分子の配向状態を変化
させて記録するか、もしくは相変化させて記録するもの
であり、また非可逆記録の場合には記録層の厚さ方向の
全部分の分子の配向状態を変化させて記録するか、もし
くは相変化させて記録するものであり、上記記録媒体を
光熱変換層にて異なる照射条件に変調された記録光を吸
収し、これに対応して発生する熱量の差によって可逆的
あるいは非可逆的な情報を単一記録媒体上に入力するこ
とを可能としたものである。

【００１３】本発明に用いる高分子液晶からなる記録層
は、熱的に分子の配向状態又は相間の可逆的な変化によ
り記録、消去を行ない、かつ反復使用に耐えるものであ
る。本方式において、熱的な分子の配向状態変化とはす
なわち高分子液晶分子の配向状態変化を表わし、たとえ
ばスメクチック-ネマチック転移のような分子集合状態
変化やコレステリック高分子液晶のねじれピッチの変化
等を表わすものである。また相変化とはたとえば液晶相
-アイソトロピック相転移のような相間の変化などを意
味する。なお本記録媒体において、熱的に変化した領域
と未変化の領域とは光学的あるいは偏光光学的なコント
ラスト差の検出を介して情報の再生を行うものである。

【００１４】このような高分子液晶を利用した記録方法
は、従来の文献、公報等(例えばV.P. Shibaev et al.
著、Polymer Communications、第24巻、第363〜365頁、
1983年)により数多くの報告が成されているが、高分子
液晶が熱的に変化し、これを偏光光学的あるいは単に光
学的に再生しうる点から記録媒体への応用可能性を示唆
したに過ぎず、消去時には電界、磁界の介助を必要と
し、同一記録媒体において光ビームの照射のみによる可
逆・非可逆の両モード記録の可能性までは検討されてお
らず、将来的な実用には提供し難いものであった。

【００１５】しかるに本発明者らは、従来方式のように
記録光ビームの照射エネルギーが充分に大きい場合には
記録層の膜厚方向の全部分が熱的に変化するために電場
または磁場の印加をせずに光ビーム照射のみでは消去さ
れないことを確認し、これに対して記録光ビームの照射
エネルギーが比較的に小さい場合には記録層の厚さ方向
の一部分を変化し、電場または磁場を印加せずに光ビー
ム照射のみでも消去可能であるという現象を見出し、当
該高分子液晶メモリーを利用することにより容易にマル
チモード記録が可能となることを確かめた。

【００１６】ここで、本発明におけるマルチモード記録
とは記録ピットの大きさを記録光の照射条件によって制
御することであり、具体的には図１に示したような記録
光エネルギー量の差によって(a)(b)の二状態を形成する
ことをいう。つまり、記録光ビームの照射エネルギーが
小なる場合には図１(a)のように記録ピットは記録層内
にて形成され、その上端は記録層の表層部には到達しな
い。しかし、照射エネルギーが大なる場合には図1(b)に
示したように記録ピットが(a)よりも大きく形成され、
記録光ビーム照射部の全膜厚に渡って高分子液晶が状態
変化する。本発明では該照射エネルギー量を光ビームの
走査速度を変化せしめることにより達成する。具体的に
は走査速度が大なるときは記録光の一点あたりの照射時
間が小さくなるために照射エネルギー量は小さくなり、
又走査速度が大なる場合には一点あたりの照射エネルギ
ー量は大きくなる。この時、元の高分子液晶の分子の配
向状態がホモジニアス配向である場合は、直交した一対
の偏光板を介して、偏光の光路長変化すなわちリターデ
ーションの変化に起因する透過光または反射光量の変化
として検出することも可能であり、可逆・非可逆の二状
態を判別して、多値記録とすることも可能である。

【００１７】本発明に用いる記録媒体は、図２に示すよ
うに、基板1上に高分子液晶から成る記録層2、高分子液
晶層を配向させる配向層3、及び光ビームを吸収する光
熱変換層4より構成されることを基本とし、場合によっ
ては光ビームを吸収する色素等の光吸収剤を記録層2ま
たは配向層3中に添加することによって光熱変換層4を省
略することも可能である。

【００１８】本発明において用いられる高分子液晶は公
知のものが利用できるが、メソーゲン部位を主鎖ないし
側鎖に有し、平均分子量が500以上のものが利用でき
る。又、当該高分子液晶は架橋されているものであって
も良く、光架橋型であればなお好ましい。

【００１９】以下に本発明で用いる高分子液晶の具体例
を挙げるが、以下において＊は不斉炭素原子であること
を示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【表５】

【００２５】

【表６】

【００２６】

【表７】

【００２７】

【表８】

【００２８】

【表９】

【００２９】

【表１０】

【００３０】

【表１１】

【００３１】

【表１２】

【００３２】このような高分子液晶は通常単独ないしは
混合して使用され、更に他の低分子液晶を加えて使用す
ることも可能である。ここで添加される低分子液晶は高
分子液晶の粘度、相転移温度等をコントロールして、記
録特性及び消去特性の改善を目的とするもので、ネマチ
ックやスメクチックあるいはコレステリック液晶で公知
のものが利用できる。

【００３３】このような高分子液晶を使用して、例えば
メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロ
ヘキサノン等のケトン系、酢酸ブチル、酢酸エチル、酢
酸メチル、カルビトールアセテート、ブチルカルビトー
ルアセテート等のエステル系、メチルセロソルブ、エチ
ルセロソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル系、な
いしトルエン、キシレン等の芳香族系、ジクロロエタン
等のハロゲン化アルキル系、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムア
ミド、Ｎ−Ｎ−ジメチルアセトアミド、アルコール系等
溶液に溶解して、例えば、ディップコーティング、スプ
レーコーティング、スピナーコーティング、ブレードコ
ーティング、ローラコーティング、カーテンコーティン
グ、ワイアーコーティング等の溶液塗布法や場合によっ
ては加熱による融液状態から塗布して形成することが可
能である。

【００３４】本発明で用いる記録媒体の配向層材料とし
ては公知の材料が利用できるが、具体的にはポリイミド
あるいはその前駆体であるポリイミック酸などにラビン
グ処理を施したものや、シリコン酸化物等を斜方蒸着し
たものなどが使用できる。

【００３５】又、基板を構成する材料についても種々の
公知の材料が使用できるが、例えばポリエチレン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリビニルア
ルコール、ポリビニルアセテート、ポリアミド、ポリイ
ミド、ポリオレフィン、アクリル樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、及び上記の誘導体な
どの各種プラスチックやガラス、石英板、セラミックな
どを利用することが可能である。

【００３６】次に本発明による情報記録装置について説
明する。図3は本発明の実施例に関わる情報記録装置を
示す概略構成図である。情報信号処理装置10は、入力さ
れる情報信号を2値化し、かつ情報信号の種類によって
可逆・非可逆各記録モードと消去モードとを区別して、
光源ドライブ回路11を駆動するものである。また光源ド
ライブ回路11は上記情報信号処理回路10からの信号に応
じて光源12を駆動し、光源12から記録光ビームを出力す
る。光源12は記録用のレーザービームを記録媒体に照射
するものであり、半導体レーザー(LD)やHe-Neレーザー
等を用いることがでるが、価格的及び構成上LDが好適で
ある。光源12より射出された光ビームは整形レンズ13に
てコリメートされる。その後、整形レンズ13直下のミラ
ー16によって記録時と消去時の光学系の選択が行なわ
れ、まず記録時には対物レンズ14を通過して記録媒体30
に集光される。該情報記録媒体30はモータ41により回転
駆動されており、この回転駆動は、モータ駆動用ドライ
バ40を経て上記情報処理信号処理装置10によって制御さ
れる。すなわち、これらの機構により情報記録媒体30の
回転速度が制御された結果、異なるエネルギー量の光ビ
ームが照射され、照射部分に状態変化が生じて、可逆、
非可逆の記録ピットが形成される。

【００３７】さらに対物レンズ15は消去光ビームを出力
する際に用いる光学系で、光源12より出力された光ビー
ムは整形レンズ13でコリメートされた後、ミラー16によ
って対物レンズ15を通過して記録時とは異なる照射条件
によって情報記録媒体30に集光照射される。ミラー16は
モータ17及びモータドライバ回路18を経て情報信号処理
回路10によって制御される。

【００３８】一方、情報の再生は光源20から再生光ビー
ムによって行なわれ、光源20より射出された再生光ビー
ムは整形レンズ21でコリメートされた後、ビームスプリ
ッター22を通過し、波長板23で直線あるいは円偏光に変
換された後に対物レンズ24を経て情報記録媒体30に照射
される。この再生光ビームは記録媒体30にて反射され、
前述の対物レンズ24、波長板23を通過し、ビームスプリ
ッター22を透過した後、集光レンズ25を経て検出器26に
導かれる。この検出器26は例えばフォトダイオード等の
光電変換素子からなり、記録媒体30からの再生情報を検
出し、再生信号処理装置27に出力され、再生信号として
出力される。なお、検出器26からの検出信号は再生信号
処理装置27を介して制御装置29にもフィードバックさ
れ、この制御装置29は対物レンズ14,15,24のフォーカシ
ング制御、トラッキング制御を行なう。

【００３９】

【実施例】以下実施例により本発明について更に具体的
に説明する。光学研磨された厚さ1.2mmのパイレクスガ
ラスを基板１として用い、これに厚さ約900Åのクロム
膜を蒸着し、光熱変換層4を設けた。この上にポリアミ
ック酸数重量%を含むN-メチルピロリドン溶液をスピン
コートし約100nmの薄膜を形成した後、270℃で1時間脱
水縮合しポリイミド化した。この膜に100g/cm²の荷重で
10回ラビング処理を施し、配向膜3を形成した。次い
で、この配向層上に前記No.33(表5)の液晶をテトラヒド
ロフラン中に約10重量%溶解した溶液を用い、ブレード
コート法によりウェットギャップ10μmにて前記配向層3
上に厚さ300nmの記録層2を形成し、オーブン中で170℃
で30分間配向処理を施し、図1に示す構成の記録媒体を
作製した。

【００４０】この記録媒体を偏光顕微鏡を用いて、直交
ニコル下で観察したところ、ステージ角に依存して大き
な明暗差を呈することから本高分子液晶のメソゲン部位
が基板に対して良好なホモジニアス配向をしていること
が確認された。

【００４１】次に光ビーム出力手段として波長780nm、
定格出力強度35mWの半導体レーザー(LD)とこれをサンプ
ル面上にφ1μmにフォーカスする光学系を有し、光ビー
ム変調手段として半導体レーザードライブ回路を有し、
さらに本記録媒体を定速回転駆動するモータとこれを制
御するモータドライバを有し、可逆・非可逆各々の情報
に応じて2段階の出力信号を発生する信号出力手段を具
備する記録装置を使用し、2つの情報に応じてサンプル
の回転速度を可逆モードの場合は3000mm/s、非可逆モー
ドの場合は200mm/sの2階段に変調して、各々LD光強度12
mWで基板側から記録光を照射した。

【００４２】この媒体サンプルを用い、上記記録装置の
試料面上ビーム光強度を2mWに下げ、連続点灯(CW)で記
録層側より一対の偏光板を介して反射率を測定したとこ
ろ表13のような結果が得られた。

【００４３】

【表１３】

【００４４】また本媒体サンプルに対し波長780nm、定
格出力強度35mWのLDをサンプル面上にφ5μmにフォーカ
スし、連続点灯(CW)、試料面上ビーム光強度を8mW、線
速200mm/sで基板側から消去光を照射したところ、上記
記録ピットの内3000mm/sで記録した部分は完全に消去で
きることが確認されたが、200mm/sで記録した部分は消
去することはできなかった。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、上記構成としたので、
単一記録媒体において高分子液晶層の膜厚方向の配向状
態変化の範囲を簡便に制御することにより、可逆、非可
逆の２種類のモードの記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法における記録ピットの大きさの制
御の説明図である。

【図２】本発明に使用する記録媒体の層構成例を模式的
に示す断面図である。

【図３】本発明に係る情報記録装置の構成例を示す概略
図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 記録層 ３ 配向層 ４ 光熱変換層 10 情報信号処理装置 11 光源ドライブ回路 12,20 光源 13,21 整形レンズ 14,15,24 対物レンズ 16 ミラー 22 ビームスプリンター 23 波長板 25 集光レンズ 26 検出器 27 再生信号処理装置 29 制御装置 30 情報記録媒体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−236525（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−236518（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−188750（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/133 505 G02F 1/1333 B41M 5/26 915 G11B 5/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも基板上に可逆的な配向状態の
   変化または相変化を起こして記録、消去を行う高分子液
   晶からなる記録層と該高分子液晶を配向させる配向層を
   有する記録媒体に対し、記録光ビームの照射エネルギー
   を複数の段階に変調せしめて該記録層の膜厚方向の大き
   さが複数の段階に異なる記録を形成する記録方法であっ
   て、記録層の厚さ方向の一部分の結晶状態を変化させる
   ことにより、消去光の照射によって必要に応じて消去可
   能な記録を形成し、記録層の厚さ方向の全体の結晶状態
   を変化させることにより、この消去光の照射では消去が
   不可能な記録を形成して、同一記録媒体上に異なるモー
   ドの記録を形成することを特徴とする記録方法。
2. 【請求項２】 該記録光ビームの照射エネルギーを、該
   記録光ビームの走査速度を可変することによって制御す
   ることを特徴とする請求項１の記録方法。
3. 【請求項３】 入力した信号を少なくとも３段階以上の
   信号に変換する信号処理手段と、記録時に光ビームを出
   力する光ビーム出力手段と、記録媒体及び光ビームを相
   対的に一定速度で移動せしめる駆動手段と、該信号処理
   手段の出力信号に応じて、該駆動手段による光ビーム移
   動速度を可変させる駆動制御手段とを具備することを特
   徴とする、請求項１または２に記載の情報記録方法を実
   施する記録装置。