JP3130930B2 - 光学ディスク媒体に情報をオーバーライトする方法 - Google Patents

光学ディスク媒体に情報をオーバーライトする方法

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    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/006Overwriting

Description

【発明の詳細な説明】 光学記録用素子は当業界ではよく知られている。典型
的な素子は,集束エネルギー(例えばレーザーエネルギ
ー)を加えて熱的に変形させることのできる層を有す
る。例えば米国特許第3,475,760号明細書は,情報を熱
による変形パターンとして記録するための素子を説明し
ている。この素子は,溶液塗布した熱可塑性物質の層を
支持体上に含んでいる。熱可塑性物質をレーザービーム
によって変形させると,別のレーザーを使用してこれら
の変形を走査することによって情報を検知することがで
きる。なぜなら,こうした変形は,読取り用レーザービ
ームを散乱させるかあるいは乱し,例えば素子に対する
透過率を検知することによって,あるいは素子の支持体
は反射性である場合は反射率を検知することによってこ
の変形を検知できるからである。
種々の記録スキーム(recording scheme)が開示され
ている。例えば,1989年11月16日付け提出の,共通の形
で譲渡された同時係属中のヨーロッパ特許出願第372,05
1号明細書においては,マルチレベルの光学記録を行う
ことのできるスキームが開示されている。該特許出願の
方法では,記録用レーザービームが,異なった深さの変
形を形成することのできる2つのパワー間で変調され
る。該方法においては,マルチレベルの記録が達成され
る。以前記録されていた情報の消去については開示され
ていない。
変形にて導入された情報を消去するよう例えば加熱す
ることで,熱的に形成された変形が除去できることが,
種々の文献において開示されている。従ってこの場合,
素子は消去可能であると言うことができる。例えば米国
特許第4,380,769号明細書においては,記録された層の
全表面を,例えば高温の空気流れで加熱することによっ
て消去できることが開示されている。
米国特許第4,530,080号明細書では,2種のレーザービ
ームを使用して情報を記録する方法が開示されている。
一方のビームは,安価で強力なレーザーから供給され,
比較的大きな直径を有する。このビームは,光学記録用
材料を予熱するのに使用される。該方法においては,も
う一つのシャープに集束したレーザーも使用される。こ
れらのビームはいずれも,光学記録用材料上に記録する
際の限界レベルより低いレベルにある。しかしながら,
これらのビームはいずれも,記録を起こさせるだけの充
分なエネルギー密度を有している。該方法における消去
は,シャープに集束したレーザーを消し,そしてブロー
ドなレーザーのパワーを強めることによって行われる。
該方法を使用してオーバーライト(overwrite)するこ
とができないことは明らかである。記録された変形は,
光学記録用材料に対する個別のスキャンにおいて,先ず
ブロードなレーザービームによって除去しなければなら
ない。
既に記録されている消去可能な層に情報をオーバーラ
イトできるのが明らかに望ましい。オーバーライトと
は,上記の米国特許第4,530,080号の場合のような個別
の消去工程を施さなくても,以前の情報に新たな情報が
直接書き込まれることを意味する。
いくつかの文献は,熱的変形を使用して情報が記録さ
れるタイプのオーバーコートされた(overcoated)光学
記録用素子の消去について開示している。本発明者の論
文である「“ERASABLE LASER RECORDING IN AN ORGANIC
DYE−BINDER OPTICAL DISK MEDIUM',J.Appl.Phys 60
(8),1986年10月15日」は,このタイプの光学記録用
素子が,低パワーのレーザーを使用して消去できること
を開示している。しかしながら,消去には光学ディスク
の数回の回転が必要であると言われており,当然ながら
このことは,既に記録された情報をオーバーライトする
試みを説明している。本発明者とStromeの論文である
「“LASER RECORDING ON AN OVERCOATED ORGANIC DYE−
BINDER MEDIUM",Applied Optics,Vol.23 No.22,1984年1
1月15日」も類似の内容をもった文献である。
従って解決すべき課題は,熱的変形により情報を光学
記録用素子に直接記録することができる方法(この方法
を施すことにより,素子に既に記録されていたいかなる
情報もオーバーライトされる)を提供することにある。
このような課題は,本発明によって実質的に解決され
る。本発明によれば,光学記録用素子の光学記録層を熱
的に変形させることによって情報を記録するための方法
が提供され,このとき前記層はオーバーコート層を有
し,前記方法は記録が行われると同時に消去する工程を
含み,前記工程は,2つのパワーレベル間で変化されるレ
ーザービームを使用して前記情報を記録することを含
み,このとき第1の低パワーレベルは,記録層中に既に
存在しているいかなる変形も消去するに足るパワーレベ
ルであり,そして第2の高パワーレベルは,前記情報に
対応した変形を形成するに足るパワーレベルである。
本発明は,オーバーコートされた記録層を使用する。
このタイプのオーバーコート記録層についてはよく知ら
れているが(例えば,米国特許第4,340,655号明細書及
び前述した本発明者の論文を参照),このようなオーバ
ーコート層が,単一のビームを使用することによって既
に記録された情報をオーバーライトする能力を与えると
いうことは予想外であった。本発明の方法は,本発明者
による前述の論文に記載の方法とは異なる。なぜなら,
書込みと同じパスで消去が起こるからである。従って,
真のオーバーライトが達成される。
本発明によれば,記録層中に既に存在しているいかな
る変形も消去するに足る第1の低パワーレベルと,変形
を形成させるに足る第2の高パワーレベルとの間で記録
パワー(recording power)が変えられる。これらの目
的を達成するのに必要な正確なパワーレベルは,記録層
の特質〔例えば,層中に存在する染料の量(すなわち光
学吸収係数),層の厚さ,及び他のファクター〕によっ
て異なる。オーバーコート層の特性と厚さが正確な記録
パワーに影響を及ぼす。従って,正確な記録パワーは,
所望の材料が決定された後に選定しなければならない。
最適の性能を得るための正確なパワーレベルを決定する
ために,簡単な実験が行われる。
消去パワーは,変形の形成にて押しのけられた材料が
もとの場所に流れ戻るよう選定される。このことは,オ
ーバーコートのそばの材料に加えられる張力によって容
易になされる。オーバーコートはさらに,記録用材料を
変形部の近くに保持しやすくするよう機能する。オーバ
ーコート材料が存在しない場合は,記録用材料が除去さ
れるか,あるいは変形部から離れた場所に拡散され,従
って消去工程時に変形を再充填するのに使用できなくな
る。
本発明の方法における書込みパワーは,変形を形成さ
せるに足るパワーでなければならないが,オーバーコー
トの破断を引き起こすほどに大きくてはならない。従っ
て正確なパワーは,オーバーコート材料の種類,記録層
の厚さ,及び記録層の特性の関数である。
素子上の情報を読み取る場合,読取りレーザーのパワ
ーは,情報を消去するレベル未満のパワーに保持され
る。後述する典型的な例においては,消去パワーは4mW
であり、書込みパワーは10mWであり、そして読取りパワ
ーは0.5mWである。
前述したように,本発明者の論文は同じタイプの素子
に関する。しかしながら,消去は,記録されていない状
態の光学濃度に完全に戻る必要があると考えられてい
た。従って,完全な消去を果たすのに必要と考えられて
いることをなし遂げるために,消去は個別のレーザー照
射と数回の回転を必要とした。本発明の方法のように記
録と同時に消去を行うと,有用な書込み1回性能が達成
される,ということが見出されている。前述の文献のい
ずれも,記録と同時に消去を行うことは検討していな
い。
本発明の素子の製造に際して使用することのできる光
学記録用素子は従来より使用されているものである。一
般には,記録用素子は,反射性支持体と放射線感受性の
光学記録層を含む。好ましい光学記録用素子は,アルミ
ニウム支持体,平滑化層(smoothing layer),反射性
金属層,及び光学記録層をこの順序で含む。記録用素子
はさらに,当業界に知られているタイプのオーバーコー
ト層(例えば米国特許第4,527,173号明細書に開示され
ているもの)を含む。
好ましいオーバーコート材料の1つは,米国特許第4,
340,655号明細書に記載のオーバーコートである。該特
許は,乾燥時に少なくとも100℃のガラス転移温度を有
する水溶性ポリマーの使用について開示している。
好ましいオーバーコートは一酸化ケイ素の層である。
この皮膜は,一酸化ケイ素粉末をターゲットとして使用
して,電子ビームエバポレーターで真空蒸発させて作製
することができる。他のオーバーコートの場合と同様,
この皮膜の厚さは変えることができる。好ましい厚さは
210nmである。例えば二酸化ケイ素や酸化アルミニウム
の層も含めて,他のタイプの無機皮膜も有用である。こ
れらの皮膜が好ましいのは,亀裂や接着不良を起こすこ
となく厚い皮膜として付着させることができるからであ
る。
他の材料の皮膜も有用である。水から被覆することの
できる光架橋可能な第四アンモニウム塩ポリマー等の回
転塗布可能な皮膜(spin coatable film)がその例であ
る。
反射層や記録層の皮膜を形成させる前に,平滑化層配
合物でアルミニウム支持体を被覆することができる。好
ましい平滑化層組成物が,米国特許第4,446,223号及び
第4,619,890号各明細書に記載されている。ある実施態
様においては,先ずアルミニウム支持体を,ヨーロッパ
特許出願第326078号に記載の反射防止層で被覆するのが
望ましい。被覆を施した後に,この流体を重合させると
支持体上に平滑な表面が得られる。このように形成させ
た平滑化層は,平滑な表面を真空金属被覆(vacuum met
allization)することによって反射性にすることができ
る。この目的に対する有用な金属としては,金やアルミ
ニウム等がある。
有用な記録層(染料やバインダーを含むのが好まし
い)は,種々ある方法のいずれによっても被覆すること
ができる。通常の溶媒を使用するか,あるいは混和性溶
媒の混合物を使用して染料やバインダーを塗布するのが
最も実施しやすい。染料−バインダー組成物は,回転塗
布,吹付塗布,エアナイフ塗布,ホワール塗布(whirl
coating),又は他のいかなる適切な方法によっても塗
布することができる。米国特許第4,380,769号及び第4,4
99,165号各明細書には,有用な染料とバインダーが開示
されている。これらの特許はさらに,記録層を製作する
方法について詳細に説明している。染料を含んでいない
層(例えばポリスチレンの層)も有用である。
好ましい光学記録層の1つは,米国特許第4,499,165
号に記載の染料−バインダー層である。該特許は,バイ
ンダー混合物と染料を含んだ光学記録層を開示してお
り,前記光学記録層は,バインダー混合物が(a)高い
染料対バインダー比にて非晶質である;(b)単一の熱
転移を示し,アニール後に相分離を起こさない;(c)
20℃において固体である;そして(d)少なくとも2種
の異なる化合物を含み,それぞれの化合物が,1つの多価
有機核(multivalent organic nucleus)を少なくとも
2つの有機核に繋げている少なくとも2つの連結成分を
有し,このとき前記多価有機核と有機核の少なくとも1
つが多環式芳香核である;ことを特徴とする。
好ましい染料−バインダー光学記録層中の染料は重要
なボイントではない。数多くの染料がよく知られてお
り,また使用可能である。好ましいバインダー混合物に
対して特に相容性のある好ましいグループの染料は,ビ
ス−〔シス−1,2−ビス−(アルキル,水素,アリー
ル,又はヘテロ環式)エチレン−1,2−ジチエン〕の金
属錯体である。これらは通常,金属ジチエン錯体と呼ば
れている。これらの染料の混合物も使用することができ
る。
他の好ましい染料−バインダー組成物は,バインダー
とオキソインドリジン染料もしくはオキソインドリジニ
ウム染料との非晶質層を含む(1984年5月1日付け取得
の米国特許第4,446,223号明細書に記載)。これらの染
料の製造については,1986年3月18日付け取得の米国特
許第4,577,024号明細書に記載されている。米国特許第
4,538,159号明細書も関連特許として参照のこと。
本発明は,コンパクトディスクのフォーマットを使用
して実施することもできる。このフォーマットにおいて
は,光学的に透明な材料が,熱的に変形可能な光学記録
層(前述),反射層,及び保護層の順序で被覆される。
光学式記録と光学式消去は,光学的に透明な材料を通し
て行われる。このフォーマットにおいては,光学的に透
明な材料又は保護層(反射層を含む)が,本発明の“オ
ーバーコート層”に対応する。これらの層のいずれか又
は両方が,消去時において元の場所にフローバックする
ための変形を起こし易くするのに有用な張力を与えるこ
とができる。
本発明の方法においては,情報は,記録層中に散在さ
せた変形という形で符号化される。記録プロセスに作用
しうるいくつかの方法がある。好ましい方法は,単一の
レーザー源から供給される記録用放射線の入射パワーを
調節する,という方法である。本発明によれば,このパ
ワーは規定された2つのパワーレベル間で調節される。
これは,入射放射線のパワーレベルを変えることによっ
て,あるいは高い周波数にて調節されるレーザーの使用
サイクルを変化させることによって行うことができる。
これらの方法のいずれかを使用して,逐次変形を起こさ
せるという仕方で(on a deformation by deformation
basis),記録層に供給されるエネルギーを変えること
ができる。さらに,2つのレーザー源を使用することも考
えられる。第1のレーザー源は,オーバーライトプロセ
ス時に実質的に連続的に作動して,低レベルにて一定の
パワーを与えるものである。第2のレーザー源では,2つ
のレベル間でパワーが変えられ,このとき一方のパワー
レベルは通常ゼロパワーであり,他方のパワーレベル
は,第1のレーザー源と組み合わせたときに充分な書込
みパワーが得られるよう選定される。書き込まれた情報
を符号化するための,そして符号化された情報を読み取
るためのアルゴリズムは,当業者にはよく知られている
ことである。
一般には,光学記録用素子と記録用放射線源との間
に,相対的な動きが施される。典型的な方法において
は,光学ディスクシステムの場合のように,固定された
放射線源に対して素子が動かされる。これとは別の,光
学記録用素子が固定されて放射線源が移動される,とい
う方法も本発明の範囲内である。
本発明の理解を深めるために,以下に実施例を挙げて
説明する。
実施例 光学記録用素子を光学ディスクの形で作製した。ダイ
ヤモンドによりターンした5 1/4″直径のアルミニウム
支持体(diamond turned 5 1/4″ diameter aluminum s
ubstrate)を,米国特許第4,619,890号明細書の実施例
1に記載の組成物と類似の平滑化層組成物で被覆した。
この平滑化層は,溶媒がプロピオン酸ブチルであるこ
と,そして該実施例の“モノマー1"を1,2,4−ベンゼン
トリカルボン酸のトリス(2−((1−オキソ−2−プ
ロペニル)オキシ)エチル)エステルと2−プロペン酸
−2−(ベンゾイルオキシ)エチルエステルとの80:20
混合物に変えたこと以外は,該実施例の場合と同じであ
った。この平滑化層組成物を,該特許に記載の如く硬化
させた。次いで平滑化層を200nmの金の反射層で被覆し
た。次いでこのディスクに,染料とバインダー(重量比
4:6)を含んだ溶液(ソリッド分2%)を塗布した。塗
被用組成物のための溶媒は,20%のトリクロロプロパン
と80%のブロモベンゼンからなる混合物であった。バイ
ンダーは米国特許第4,169,890号明細書に記載の混合物
であり,該特許の第21欄と22欄の“No.11"と類似のもの
であった。本混合物は,非ポリマーの非晶質ガラス混合
物であり,1,1,3−トリメチル−5−アミノ−3(p−ア
ミノフェニル)インダンと,1−ナフトイルクロライド
(50.00モル%);p−ブロモベンゾイルクロライド(16.
67モル%);及びp−メトキシベンゾイルクロライド
(33.33モル%);との反応生成物であった。
染料−バインダー混合物中の染料は,米国特許第4,57
7,024号明細書(前出)の第45欄の2番目の構造式にて
記載の染料であった。この染料の化学名は,2,3−ジ(2,
4,6−トリメチルフェニル)−7−〔2−(1,2−ジメチ
ル−1,2,3,4−テトラヒドロ−6−キノリニル)−1−
エテニル〕−1−オキソ−1H−インドリジニウムトリフ
ルオロメタンスルホネートである。
ディスクは,染料−バインダー光学記録層の厚さが11
3nmとなるよう被覆した。これは,780nmの読取り波長で
のこの層に対する波厚さの1/4(quarter−wave thickne
ss)近くの厚さに相当する。(波厚さの半分は約235nm
である。) 一酸化ケイ素を含んだ組成物を使用して,約210nmの
厚さとなるよう素子をオーバーコートした。
このように形成した素子に対し,10mWのパワーレベル
で810nmの光を放出するダイオードレーザーを使用して
情報を書き込むことによって情報を記録した。
同じレーザーを使用し,4〜10mWの範囲でパワーレベル
を変化させることによって,このようにして記録された
情報をオーバーライトした。記録周波数は2MHzであり,
ディスクのスピードは,約1m/秒の線速度を与えるよう7
50rpmであった。
異なった情報に関して,素子を10回オーバーライトし
た。性能(0.5mWにて同じレーザーの読取りパワーを使
用して単一電圧により測定)は,初期情報の場合の性能
と同等であった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 7/00 - 7/013 G11B 7/125 G11B 7/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学記録用素子の光学記録層であってその
    上方に、前記光学記録層の材料を変形部の近くに保持す
    るためにオーバーコート層を有する前記光学記録層の材
    料を熱的に変形させることによって情報を記録する方法
    であって、情報を記録すると同時に消去を行う工程を含
    み、前記工程が、2つのパワーレベル間で変えられるレ
    ーザービームを使用して前記情報を記録することを含
    み、このとき第1の低パワーレベルが、前記光学記録層
    中に既に存在しているいかなる情報も、前記光学記録層
    の材料の流れ戻りによって、消去するに足るレベルであ
    り、そして第2の高パワーレベルが、前記光学記録層の
    材料を押しのけて前記情報に対応する変形を形成させる
    に足るレベルであることを特徴とする、光学記録用素子
    において情報を記録する方法。
  2. 【請求項2】前記光学記録層が染料−バインダー層であ
    る、請求の範囲第1項に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記オーバーコート層が一酸化ケイ素の層
    である、請求の範囲第1項に記載の方法。
  4. 【請求項4】前記2つのパワーレベルが単一のレーザー
    源から供給されるパワーを変えることによって与えられ
    る、請求の範囲第1項に記載の方法。
  5. 【請求項5】前記光学記録用素子が、光学的に透明な材
    料、熱的に変形可能な光学記録層、反射層、及び保護層
    をこの順序で含み、このとき前記の情報を記録すると同
    時に消去を行う工程が、前記の光学的に透明な材料を通
    して行われる、請求の範囲第1項に記載の方法。
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US4939717A (en) * 1986-10-31 1990-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method and apparatus for erasing and recording information using three power levels

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