JP4307767B2 - 光情報記録媒体、及びこの媒体の情報記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体に代表されるような光学的に情報の記録または再生が可能な光情報記録において、より高密度化を目指し、より小さい光スポット径で記録を行うことができ、また小さい領域に記録されている情報の再生を行うことができる光情報記録媒体に関する。そのような光情報記録媒体を実現するために媒体の強度を高める必要があり、構成要素として硬度の高い酸化物記録層を用いることにより強度を高めた光情報記録媒体に関する。また、当該光情報記録媒体を用いた新規な情報記録方法、ならびに上記情報記録方法により情報記録が可能な情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光情報記録媒体としてはコンパクトディスクに代表されるようにディスク状記録媒体が良く知られているが、マルチメディア、情報ネットワークの時代になりさらなる大容量の記録システムが必要とされている。光情報記録媒体には読み出し専用、追記型、書き換え型があるが、読み出し専用としてはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、追記型としてＣＤ−Ｒなど、書き換え型として相変化記録方式、光磁気記録方式のものが実用化されている。
【０００３】
しかし、情報技術の進歩に伴う情報量の飛躍的な増加により、情報記録媒体に対する高密度化および大容量化への要求はさらに高くなっている。
波長０. ６５μｍの光を利用したＤＶＤの実用化された現在では、波長０. ４μｍ程度の光を用いて高密度化を実現する開発が盛んに行われている( 特開平６−２９５４６９号公報、特開２０００−１０８５１３公報等) 。しかし、現在の記録媒体に用いられている記録材料は屈折率、光の吸収率などが上述したような短い波長の情報記録／再生に充分適しているとは言えず、他の特性もまだ不充分である。そこで、短い波長において良好な記録、再生を行うことができるような材料の開発が課題となっている。
【０００４】
高密度化のためには情報が記録されている記録ピットを小さくする必要があり、そのための一つの方法として、光をより小さく絞り光のスポットを小さくする方法がある。光のスポット径は波長をλ、レンズの開口率をＮＡとするとλ／ＮＡに比例するため、スポット径を小さくするためには波長を小さくするか開口率を大きくすることが考えられる。
光の波長はレーザダイオードなど光の発生源に依存するので、光のスポット径を小さくする方法としてレンズの開口率ＮＡを大きくする方法が比較的容易である。そこでＮＡを大きくする方法の例として、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を用いたもの（例えば、特開平８−２１２５７９号公報）がある。
【０００５】
また、高密度化を実現する方法としては、近接場光を利用した微小スポットを用いる方法があり、例えば、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を用いる方法と微小開口を用いる方法がある。
ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を応用した光記録方法としては、例えば、スタンフォード大学のＧ．Ｋｉｎｏらの提案などがある（特許番号２５５３２７５号）。この提案では、入射光はソリッドイマージョンレンズの球面に対して垂直に入射され、出射側の平面の中心に収束する。この方法では、ソリッドイマージョンレンズの屈折率をｎとすると、最小ビーム径は回折限界ビーム径のｎ分の一まで小さくすることができる。記録媒体をレンズに近づけることによりこの微小ビームが近接場光的に伝播し微小スポットの光を媒体に照射することができる。
【０００６】
また、小さな開口に光を照射するとその開口近傍では近接場光が発生する。その近接場光を用いて小さいピットを記録する試みもなされている（特開平７−１９１０４６号公報など）。近接場光を用いると、光スポットの収束限界以下のスポットを形成することが可能であり、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 以上の記録密度に相当する小さいスポットを光磁気記録媒体上や、相変化記録媒体上に形成できたという報告もある。
【０００７】
これらの方法を用いることにより小さいピットが形成可能となってきたが、ソリッドイマージョンレンズを用いた場合には、開口率が大きくなり光を小さく収束させるためより精密にスポット位置を制御する必要があり、ヘッドと記録媒体との距離を小さくする必要があった。
【０００８】
また、近接場光情報記録においても近接場光は光の波長以下の微細開口の極近傍でのみ生じているため、ヘッドと記録媒体との距離を小さくする必要があった。記録媒体と光ヘッドとの距離を近接させた状態で制御するため、光ヘッドをスライダに載せることも考えられている（例えば、特開平９−１９８８３０号公報、特開平１１−０６６６５８号公報など）。
【０００９】
また、微小開口を利用した、近接場光はその発生源である微小開口の近傍でのみ利用可能となるため、ヘッドと記録媒体の距離が大きく接触の可能性がほとんどないような従来の光情報記録とは異なりヘッドと記録媒体との距離を近づける必要がある。また、更なる高密度化のためにはヘッドと記録媒体を接触させる方式も考えられる。
【００１０】
これらのように、高密度化を行おうとするとヘッドと記録媒体との距離を近づける必要があり、スライダを用いるなどの場合にはヘッドと媒体とが記録再生の動作中に接触する可能性が生じてきた。また、高密度化を行う場合、積極的にヘッドと媒体とを接触する必要が生じ、その場合にも媒体の耐摩耗性などの強度が必要となっていた。
【００１１】
また、表面の保護層を厚くすると記録再生が困難になるため、保護層を薄くする必要がある。保護層を薄くすると記録層が比較的大気に近いところに位置するようになるため、保存特性が低下するなどの問題に関しても考慮する必要が生じていた。
【００１２】
また、記録層に酸化物を用いた光情報記録媒体としては、ガーネット膜を用いた光磁気記録媒体が知られているが、光磁気記録と追記型記録との各方式で共通に使用できる記録媒体を提供することを目的に、Ｂｉ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｏを含む記録媒体に関する報告がある（特開平１０−９２０２７号公報）。この発明は、媒体強度を改善するためのものではなく、また、記録層に用いられる材料においても光磁気記録に用いられる組成に限られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
高密度媒体を実現するため、記録媒体と記録ヘッドとの距離を小さくする必要が生じているが、そのため、媒体の強度を高め耐摩耗性、耐衝撃性を向上させることと、記録再生特性の両立、また記録媒体の保存性が課題であった。
また、上述したように、ソリッドイマージョンレンズ、微小開口などを用いた近接場光を利用した高密度化においては、ヘッドと記録媒体の接触による双方の損傷の可能性を考える必要がある。つまり、接触による損傷を防止するために媒体の耐衝撃性、耐磨耗性などの強度をいかに高めるかという課題が明らかとなった。
また、追記型記録媒体の記録材料として用いられるような有機材料は、光の波長が０．４μｍ程度のいわゆる青色光の領域では光安定性が低いため、再生を繰り返すことで劣化してしまうという問題点も指摘されている。
【００１４】
そこで、本発明では、これらの課題を解決し、強度の高い高密度光情報記録媒体を提供することを目的としている。また、本発明の他の目的は、近接場光を用いた高密度記録を実現するためにヘッドと記録媒体との距離を小さくしても問題の生じない耐摩耗性、耐衝撃性などを高めた情報記録方法を提供することである。さらに、この情報記録方法により情報記録が可能な光情報記録媒体を提供することである。また、さらに他の目的は、０．４μｍ程度の短い波長の光を用いて高密度記録／再生を実現することが可能となるような優れた記録、再生特性を示す光情報記録媒体及び情報記録方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の光情報記録媒体の発明は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層が、Ｒ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなり、波長が４３０ｎｍ以下の光の照射により記録を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１の光情報記録媒体において、記録層として、Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１から２のいずれか１項の光情報記録媒体において、記録層を構成する酸化物が、未記録状態では非晶質構造であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、反射層を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、潤滑層を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる反射層を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体の基板が、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の情報記録方法の発明は、請求項１から７のいずれか１項の光情報記録媒体の記録層に光を照射し、記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を、記録する情報に対応する所定の結晶相、結晶構造および／または形状へ変化させることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項８の情報記録方法において、記録層に照射する光の波長を０．５μｍ以下とすることを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために本発明は、光情報記録媒体の一構成要素である記録層に酸化物を用いている。それにより媒体の耐摩耗性、耐衝撃性が高い、保存性に優れた高密度光情報記録媒体を提供する。また、この光情報記録媒体を用いた情報記録方法、情報再生方法、情報記録／再生装置を提供すると共に、これらの記録／再生方法、記録／再生装置で情報記録／再生が可能な情報記録媒体を提供する。また、短い波長の光を用いて高密度記録、再生を可能とする光情報記録媒体、情報記録方法、情報記録装置及び情報再生装置を提供する。これにより、良好な高密度記録／再生を可能とし、さらに、情報の保存特性を向上させる。
【００４２】
以下で本発明の構成例を示し課題を解決するための手段について説明する。
【００４３】
（光情報記録媒体）
本実施の形態にかかる第１の光情報記録媒体は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層がＲ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなることを特徴とする。
【００４４】
従来の光情報記録媒体において、記録層は媒体の構成要素の中で比較的柔らかい材質よりなっており、この層の強度を高めることができれば媒体の強度も高まることが期待される。酸化物は一般に比較的硬度が高いため、酸化物を記録層に用いることは強度の高い光情報記録媒体を実現するために有効である。
【００４５】
また、Ｒ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなる酸化物は、スパッタなど気相成長法により特性の良い膜が容易に製膜される。
【００４６】
このように製膜した記録層に光を照射し温度を上昇させることにより、結晶構造が変化し情報を記録することができる。光の吸収率が高い元素を含むことで記録時における必要な光の出力が小さくてすむようになる。つまり記録感度が高くなる。このように、例えばＢｉのように光吸収率が高い元素を多く含む組成、場合によってはＢｉＦｅＯ合金のような組成を持つことにより記録感度が大きく向上するため、好ましい。また、酸化物はもともと酸化されているため大気中で安定であり、酸化物を記録層に用いた場合、記録された情報が酸化により破壊されることがなく、このような記録層を用いることにより保存性に優れた光情報記録媒体の実現が可能である。
【００４７】
本実施の形態にかかる第２の光情報記録媒体は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層がＸ、ＹおよびＯの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなることを特徴とする。
【００４８】
Ｘ、ＹおよびＯの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなる酸化物は、スパッタなど気相成長法により製膜すると特性の優れた膜が容易に製膜できる。
【００４９】
製膜した記録層に光を照射し温度を上昇させることにより結晶構造が変化し情報を記録することができる。また、酸化物はもともと酸化されているため大気中で安定であり、酸化物を記録層に用いた場合、記録された情報が酸化により破壊されることがなく、このような記録層を用いることにより保存性に優れた光情報記録媒体の実現が可能である。
【００５０】
上記第１の光情報記録媒体では、記録層としてＲ3 Ｍ5 Ｏ12（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることができる。
【００５１】
Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12の組成を持つ酸化物として、いわゆるガーネット構造を有する酸化物がある。ガーネット構造を持つ化合物は硬度が高いためこれを記録層に用いることができれば強度が高い光情報記録媒体が実現できる。
【００５２】
スパッタ法などのような気相成長法で製膜することが可能であり、この方法が簡便で特性の良い膜を容易に作成できることから好ましい。このように製膜した膜に光を照射し温度を上昇させることにより結晶構造が変化し情報を記録することができる。めっき法、ゾルゲル法などで製膜することも可能である。また、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等がいずれも使用可能である。
【００５３】
ガーネットは光磁気記録材料として研究が行われている材料であり高温で熱処理することによりガーネット構造をとるようになる。しかし、光で記録を行ったマークは熱処理によっても消去されることはなく、また酸化により情報が破壊されることもなく保存性にも優れている。
【００５４】
上記第２の光情報記録媒体では、記録層としてＸＹ2 Ｏ4 （ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることができる。
【００５５】
ＸＹ2 Ｏ4 の組成を持つ化合物は、いわゆるスピネル構造を有する酸化物が挙げられる。スピネルは硬度が高いためこれを記録層に用いることができれば強度が高い光情報記録媒体が実現できる。
【００５６】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造であることが好ましい。
未記録状態で非晶質構造を有する記録層に光照射を行い温度を上昇させることで記録マークを書きこむことができる。非晶質状態から結晶質への転移は比較的低温で起こるため感度良く記録を行うことができる。また、非晶質状態の膜はスパッタ法などの気相成長法で比較的簡単に製膜できるため作製も容易である。また、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等がいずれも使用可能である。
【００５７】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、反射層を有することができる。反射層を設けることにより記録層を透過した光が反射層で反射され再度記録層を透過する。このことにより光を効率良く利用できるようになり、良好な記録、再生を行うことができるようになるとともに反射率が向上するなどの効果がある。反射率が高くなると再生信号強度が大きくなるため信号処理が容易になり高速記録、再生が可能となる。
【００５８】
また、反射層として熱伝導率の高い材料を用いることにより記録層に加わる熱を制御することができ記録マークの形状、大きさを制御することができる。
反射層に用いられる材料としては、温度の制御を行うためその設計に応じた熱伝導を有する材料を用いることができるが、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、またその合金などが挙げられる。
【００５９】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、潤滑層を有することができる。媒体の最表面に潤滑層を設けることによりディスクとヘッドとの潤滑が改善され接触しても媒体が損傷を受け難くなる。また、接触させて使用する構成においても動作が滑らかになる。この潤滑層は上述した様々な層構成に適用可能である。
【００６０】
潤滑層としては、炭化水素系潤滑剤とフッ素系潤滑剤とが用いられる。
炭化水素系潤滑剤としては、ステアリン酸、オレイン酸等のカルボン酸類、ステアリン酸ブチル等のエステル類、オクタデシルスルホン酸等のスルホン酸類、リン酸モノオクタデシル等のリン酸エステル類、ステアリンアルコール、オレインアルコール等のアルコール類、ステアリン酸アミド等のカルボン酸アミド類、またはステアリルアミン等のアミン類などが好ましい。
【００６１】
さらに、フッ化系潤滑剤として、上記炭化水素系潤滑剤のアルキル基の一部または全部をフルオロアルキル基もしくはパーフルオロポリエーテル基で置換した潤滑剤がより好ましい。
【００６２】
これらの潤滑層は、ディッピング法、スプレー塗布法、スピンコート法などで形成される。最表面に炭素膜を形成し、その上面にフッ素系潤滑剤を用いると、炭素膜とフッ素系潤滑剤とは結合が強く強固な潤滑層の形成が可能となり好適である。また、固体潤滑層としてテフロン（登録商標）などの弗化物、ポリイミド、グラファイト、炭素化合物、二硫化モリブデン、Ｗ、Ｍｏなどの酸化物および硫化物なども例示できる。
【００６３】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、前記光情報記録媒体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる反射層を有することができる。
【００６４】
反射層として、比較的硬度が高い材料であるＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、強度的に優れた光情報記録媒体を実現することができる。Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの元素およびこれらの合金は、ビッカース硬さで硬度を評価するとＡｇの２倍以上の値を示すことから強度の高い光情報記録媒体を実現するのに効果がある。
【００６５】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、前記光情報記録媒体の基板が、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなることができる。
【００６６】
基板として、これらの比較的硬度の高い材料を用いることにより媒体の強度を高めるのに効果がある。また、基板と反射層とを兼ねることができるため媒体を構成する層を一層減らすことができる。層数を減らすことで媒体全体としての強度は高くなるため基板に上記のような材料を用いることは効果がある。
【００６７】
特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金は安価で加工も容易であり、表面粗さを小さくすることが可能であるため好ましい。中でもアルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−チタン合金、アルミニウム−クロム合金などが特に好ましい。
【００６８】
また、本発明のような金属基板の表面にＮｉ合金の皮膜を形成した場合効果が大きい。Ｎｉ合金はレーザなどで高温にすると容易に形状を作ることが可能である。
【００６９】
ＮｉＰ、ＮｉＮｂのような合金は腐食しにくく、硬いため基板の表面にこれらの合金を形成することは好ましい。特にアルミニウム合金基板とＮｉ合金の組み合わせは好ましい。Ｎｉ合金の形成は無電解めっきなどのめっき法が好ましいが、蒸着法、スパッタ法などでも可能である。
【００７０】
また、本実施の形態に係る第３の光情報記録媒体は、上記第１または第２の光情報記録媒体において、記録層の４００ｎｍから４３０ｎｍの波長に対する光の吸収率が１０％以上としたことを特徴とする。このような記録層は、上記波長の光が入射されると記録に必要な熱が生じるため良好な記録が可能となる。つまり、記録層は、光を吸収して熱を発生することにより、膜の結晶相、結晶構造および／または形状が変化されて情報が記録される。より詳しくは、次の通りである。
【００７１】
記録層は、数種類の酸化物の混合化合物となっており、温度上昇により融点を超えると、層中の酸素を放出して結晶構造の変化をおこしたり、反応をおこすことで新たな化合物が生成され、形状変化や結晶構造変化がおこる。これらの変化と情報とを対応させることで情報記録が可能となる。このような変化は、数百℃から起こり、酸素を外部に放出する反応などは６００℃程度で生じる。
記録層の光の吸収率が１０％より小さいと、光が照射された場合の記録層の温度上昇が小さくなるため、Ｃ／Ｎの高い記録を行うことが困難となる。
【００７２】
記録層に、情報に対応した光のパルスを照射することで、情報を記録することができる。つまり、光照射による発熱により、記録層の結晶面などの結晶性を変化させたり、結晶相などの結晶構造の変化などが生じさせたり、記録層に穴が形成させたり、部分的に凹部または凸部が形成させるなど、記録層に上記パルスに応じた変化を生じさせて情報記録する。
【００７３】
上述したような従来の記録媒体では用いられていないような酸化物記録材料を用いて記録層を形成し、当該記録層に適した方法で情報を記録すれば、高密度記録を行う場合でも極めて良好に記録できる。
上述したような材料は、酸化などに強く、また情報を記録した後高温になっても記録した情報が消えにくいため情報の保存性が向上するからである。
また、光磁気記録のように磁気的に記録を行うのではなく、形状の変化および／または原子配列の変化により記録を行い、これを光学的に読み取ることで再生すれば、上述したように高密度記録が可能となる。
【００７４】
なお、光の吸収率は、膜に入射した光のうち反射と透過する分を除いた光の量の入射した光の総量に対する割合であらわされる。例えば、物質の吸収係数に膜厚を乗じることにより算出してもよい。
【００７５】
また、前記したように、Ｘ、Ｙ、Ｏの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素、Ｏは酸素を示す。）を含有する記録層を採用し、当該記録層を、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光の吸収率を１０％以上とすれば、極めて感度よく情報記録を行えることを見いだした。
【００７６】
前記したように、記録層は、照射された光を吸収して熱を発生することにより結晶相、結晶構造および／または形状が変化する。
記録層は、数種類の酸化物の混合膜になっていると考えられるが、例えば、ＭｎＯとＦｅ2 Ｏ3 は６００℃以上では反応してスピネル型化合物に変化するといわれている。また、高温では酸素を放出して結晶構造の変化が起こることもある。
【００７７】
また、記録層に少なくともＢｉ、Ｆｅ、Ｏを含有させることで、記録感度が極めてよく、酸化に強く、また、情報が消えにくい光情報記録媒体を提供できる。ＢｉおよびＦｅは、光の吸収が比較的大きいため、これらの合金、化合物も光の吸収が比較的大きい。そのため、これらの元素またはこれらの元素を含有する化合物を記録層に用いることにより記録感度が極めて高くなる。また、酸化物を用いることにより酸化に極めて強くなる。また、情報が記録された後に高温されても、記録された情報が消えにくくなり、情報の保存性も向上する。
【００７８】
また、記録層に少なくともＭｎ、Ｆｅ、Ｏを含有させることで、記録感度が極めてよく、酸化に強く、また、情報が消えにくい光情報記録媒体を提供できる。
ＭｎおよびＦｅは、光の吸収が比較的大きいため、これらの合金、化合物も光の吸収が比較的大きい。そのため、これらの元素またはこれらの元素を含有する化合物を記録層に用いることにより記録感度が極めて高くなる。また、酸化物を用いることにより酸化に極めて強くなる。また、情報が記録された後に高温されても、記録された情報が消えにくくなり、情報の保存性も向上する。
【００７９】
また、記録層の結晶構造をアモルファス構造とすることが好ましい。結晶質材料とした場合に比べ均一性が高いため、高密度に記録のように極めて小さい領域に記録を行う場合、結晶粒界などの影響を受けにくくなる。
【００８０】
また、記録層の膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好ましい。膜厚が５０ｎｍよりも厚くなると記録感度が悪くなり良好な記録を行うことができなくなる。なお、膜厚を２０ｎｍ以下とするとさらに感度よく記録できるため好ましい。
【００８１】
（情報記録方法）
本実施の形態に係る情報記録方法は、上記光情報記録媒体の記録層に光を照射することで、この記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させて情報の記録を行う。
本発明に係る情報記録方法では、上記記録層内で情報を記録する箇所に、記録する情報に対応した光のパルスを照射する。記録層（の上記箇所）は、光を吸収して熱を発生し、上記パルスに対応した所定の結晶相、結晶構造および／または形状に変化する。
別言すれば、本発明に係る情報記録方法は、上記記録層の情報記録箇所の結晶相、結晶構造および／または形状を、情報に対応した状態に変化させて情報の記録を行う。より詳しくは、光照射による発熱により、結晶面などの結晶性の変化、結晶相などの結晶構造の変化、穴の形成、部分的に凹部／凸部の形成など、記録層の状態を情報と対応する状態へ変化させることで情報を記録する。
このように、上述した材料を用いた光情報記録媒体を用い、当該媒体（材料）に適した情報記録方法を採用することで、良好な高密度記録が可能となる。つまり、酸化などの耐環境性が極めてよく、また、情報を記録した後高温条件下におかれても情報が消えにくい優れた保存性を有する上記情報記録媒体に、本発明による情報記録方法を用いて情報記録を行えば、近接場光を用いた場合にも良好に記録を行うことができる。
【００８２】
また、上記記録層へ照射する光の波長は、０. ５μｍ以下とすることが好ましい。
上記記録層は、０．５μｍ以下の波長の光の吸収が極めてよいため、このような波長の光が入射すると熱の吸収による発熱も多くなる。従って、効率のよい記録が可能となる。
特に、上記記録層は、波長が０. ４〜０. ４３μｍ程度の光、いわゆる青色レーザーダイオードの光に対し、吸収が大きく、記録感度が高く、比較的弱い光でも記録を可能とする。
このように、波長が０. ５μｍ以下の光を照射して記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させることで情報の記録を行う情報記録方法は、従来用いられていない上記光情報記録媒体の情報記録を可能とする。
【００８３】
なお、上記第３の光情報記録媒体に対して情報を記録する場合には、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光を用いる。
上記第３の光情報記録媒体は、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光、いわゆる青色レーザーダイオードの光に対し吸収が大きく、記録感度が高く、比較的弱い光でも記録が可能である。そこで、記録したい情報に対応した波長４００ｎｍから４３０ｎｍの光を上記媒体に照射することで、上記媒体の記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させて情報を記録できる。この情報記録方法は、前記したような情報記録媒体に対して行う記録方法としては極めて効果が大きい。
【００８４】
（情報再生方法）
本実施の形態に係る情報再生方法は、上記光情報記録媒体の記録層に結晶相、結晶構造および／または形状が変化されて記録された情報を、この記録層に光を照射することで再生する。より詳しくは、上記記録層に光を照射した場合の光の特性を検出し、当該光の特性から上記情報を再生する。光の特性は結晶相、結晶構造および／または形状と一意に対応するため、上記光の特性に基づき記録層に記録された情報を再生できる。つまり、結晶相、結晶構造および／または形状を光の特性として検出し、当該結晶相、結晶構造および／または形状と対応する情報を再生する。
本発明に係る情報再生方法では、記録層に光を照射し、情報が記録されている部分と未記録の部分とで光のもつ特性に違いが生じる。また、情報毎、つまり情報が記録された箇所毎に結晶相、結晶構造および／または形状が異なる。また、光の特性は、結晶相、結晶構造および／または形状により異なる。つまり、記録層に光を照射して得られる光の特性（上記情報記録箇所の光の特性）は、光を照射した部分に記録された情報毎に一意に決まる。従って、記録層に光を照射すれば、光を照射した部分の情報を再生することが可能となる。
なお、光の持つ特性としては、例えば光の反射率や透過率の違い、位相差、偏光の違いなどがある。上記光情報記録媒体の記録層の材料は、様々な結晶構造をとりうる。そこで、温度制御するなどして記録層の結晶性、結晶構造および／または形状の変化を作り出すことが可能である。例えば、前記した情報記録方法を採用し、形状の変化を作り出せばよい。
また、情報を記録してある部分と未記録の部分とで光の反射率などが大きく異なるように結晶構造などを制御しておくことによりこれらの材料を用いた場合、情報を良好に再生することが可能となる。
このように、本発明に係る情報再生方法では、上述した材料からなる材料のような従来の記録媒体では用いられていない材料を用い、情報の再生方法をこれらの材料に適した方法とすることにより高密度記録において良好な再生が可能となる。
なお、この再生方法では、光磁気記録のように磁気的に記録を行うのではなく、形状の変化（違い）および／または原子配列の変化（違い）を光学的に読み取る。
【００８５】
（情報記録装置）
本実施の形態に係る情報記録装置は、上記情報記録方法を用いて上記光情報記録媒体に情報を記録する手段を有する。これにより、従来記録媒体として用いられていない上記光情報記録媒体で高密度記録を実現できる。
【００８６】
（情報再生装置）
本実施の形態に係る情報再生装置は、上記情報再生方法を用いて上記光情報記録媒体に記録された情報を再生する手段を有する。これにより、従来記録媒体として用いられていない上記光情報記録媒体を用いた情報伝達を可能とする。
【００８７】
（情報記録／再生装置）
本実施の形態に係る情報記録／再生装置は、上記情報記録方法を用いて上記光情報記録媒体に情報を記録する手段と、上記情報再生方法を用いて上記光情報記録媒体に記録された情報を再生する手段とを有する。
【００８８】
なお、上記第１または第２の光情報記録媒体は、上記情報記録方法で情報を記録でき、および／または上記情報再生方法で記録された情報を再生可能とすることが好ましい。このように記録層として上記材料を用いることで、従来になかった高密度化に適した情報記録媒体を提供できる。
【００８９】
つまり、上記光情報記録媒体の記録層は、光照射による発熱により、結晶面などの結晶性の変化、結晶相などの結晶構造の変化、また穴の形成、部分的な凹部または凸部が形成などの変化が生じるように構成し、この変化を情報と対応させることで、情報を記録可能とする。
【００９０】
また、記録層に光を照射し、得られた光の特性から情報が記録されている部分／未記録の部分の判別および記録されている情報の特定を可能とする。この光の特性としては、例えば、光の反射率、透過率、位相差または偏光などがある。
記録層の情報が記録された箇所は、この情報に１対１で対応する結晶相、結晶構造および／または形状となる。当然、情報が記録されていない部分の結晶相、結晶構造および形状は初期状態となる。また、結晶相、結晶構造および形状により、光の特性、つまり入射された光に対する特性（上記した反射率、透過率等）は異なる。
従って、この光記録媒体の記録層に光を照射し、照射した部分の光の特性を検出すれば、この部分の結晶相、結晶構造および形状が分かる。結晶相、結晶構造および／または形状は、情報と一意に対応しているため、上記光の特性から情報を再生することが可能となる。
【００９１】
このように、上記材料で作成した膜は硬度が高い構造もとりうるため、この構造を記録層に用いることで耐磨耗性、強度の高い光情報記録媒体を実現できる。強度の高い光記録媒体を実現するためには記録層の強度を高めることが一つの方法として考えられるが、記録層材料として上述の材料を用いることにより強度が改善される。上述したような材料は、酸化などに強く、また情報を記録した後高温になっても記録した情報が消えにくいため情報の保存性も向上する。
【００９２】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。しかし、本発明はなんら実施例に限定されるものではない。
【００９３】
〔実施例１〕
第１の光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したように、基板１としてポリカーボネート基板を用い、記録層２としてＢｉＦｅＯ合金膜をＲＦスパッタ法により製膜した。これを光情報記録媒体として基板を通して光を照射することにより記録、再生を行った。
【００９４】
基板の材料としては制限はなく、例えばガラス、樹脂などを用いることができるが、基板には光の位置を案内するためのトラッキング用の溝、凹凸などが設けてあっても良い。光は基板側からも基板の反対側つまり膜面側から入射することも可能である。また、発光素子と受光素子とを媒体からみて同一側に配置することで反射光を検出して記録、再生を行うことができ、これらの素子をそれぞれ媒体の反対側に配置することにより媒体を透過してきた光を検出して記録、再生を行うことも可能である。
【００９５】
記録再生を行った結果、記録部と未記録部とで光の反射率が異なりその反射率の違いで情報を読み出すことが可能である。
媒体を線速度３．５ｍ／ｓの一定の速さで回転させ、１０ｍＷの光で８−１６変調を用いてランダムパターンを記録した。再生信号の変調度は５０％であった。１２ｍＷの光で記録を行ったときの変調度は５１％であった。
【００９６】
また、記録部を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図５のようにマークが記録されていることが確認できた。例えば、線で囲んだ部分のように黒っぽくなっているところがマーク部である。記録の光を制御することにより高密度記録が可能である。
【００９７】
〔参考例２〕
第２の光情報記録媒体の例を示す。光情報記録媒体は、図１に示したような基板１上に記録層２が製膜されているような構成からなっている。基板１には結晶化ガラス基板を用いた。記録層２としてＭｎＦｅＯ合金を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【００９８】
〔実施例３〕
記録層として、Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12を用いた光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として強化ガラス基板を用い、記録層２としてＤｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【００９９】
〔参考例４〕
記録層として、ＸＹ2 Ｏ4 を用いた光情報記録媒体の例を示す。図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として強化ガラス基板を用い、記録層２としてＮｉＦｅ2 Ｏ4 を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【０１００】
〔実施例５〕
記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造である光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として樹脂基板を用い、記録層２としてＢｉＦｅＣｕＯ合金を用いた。
【０１０１】
記録層２はＲＦマグネトロンスパッタ法を用い、導入するＡｒとＯ2 の混合ガスを流量比で９８：２となるように制御し製膜を行った。製膜直後の膜の結晶構造は非晶質状態であり、光を照射することにより記録層の温度が上昇することを利用し情報の記録を行った。再生は弱い光を照射することにより、記録部と未記録部との光の反射率または透過率の違いを読み取ることにより行った。
【０１０２】
〔実施例６〕
反射層を有する光情報記録媒体の例を示す。
図２に示したように基板１上に反射層３を備え、その上面に記録層２が製膜されたような構成をした光情報記録媒体を用いた。基板１として結晶化ガラス基板を用い、反射層３としてＡｇ合金を用いた。その上面に記録層２としてＢｉＦｅＡｌＯ合金をスパッタ法により製膜した。膜面側から光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０３】
〔実施例７〕
潤滑層を有する光情報記録媒体の例を示す。
光情報記録媒体の膜の最表面に潤滑層４を備える構成とした。
図３のように基板１、記録層２、潤滑層４のような構成でも良く、図４のように基板１、反射層３、記録層２、潤滑層４のような層構成でも良い。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０４】
〔実施例８〕
反射層としてＭｏを用いた光情報記録媒体の例を示す。
図４のような基板１、反射層３、記録層２、潤滑層４のような順で形成した層構成の光情報記録媒体を用いた。基板１として結晶化ガラス基板、記録層２としてＢｉＦｅＯ合金を用い、反射層３としてＭｏを用いた。最表面には潤滑層４を形成し、光情報記録媒体とした。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０５】
〔実施例９〕
基板としてＡｌＭｇ合金を用いた光情報記録媒体の例を示す。
図３のような基板１、記録層２、潤滑層４のような順で形成した層構成の光情報記録媒体を用いた。基板１としてＡｌＭｇ合金を用いた。その基板の表面には無電解めっき法によりＮｉＰ層が形成してある。その上面に記録層２としてＢｉＦｅＯ合金を製膜し、最表面には潤滑層４を形成し、光情報記録媒体とした。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０６】
〔参考例１０〕
図６に情報記録再生装置の構成の概略を示す。図６に示す情報記録再生装置は、情報記録媒体１０、ディスクドライブ２０およびコントローラー３０を有する。コントローラー３０は、装置全体の制御を行う。特に、ディスクドライブ２０の信号制御部２２、サーボ制御部２１、光ピックアップ２３、ディスク駆動部２４などの制御を行う。本例では、ＭｎＦｅ2 Ｏ4 を記録層に用いた情報記録媒体１０を採用した。なお、情報記録媒体１０は可換である。信号処理部２２は、情報記録媒体１０に記録するのに適した信号を作成する。光ピックアップ２３は、この信号に対応した光を照射する。また、光を照射し再生信号を検出し信号処理部で情報に変換し再生を行う。ここでは情報記録媒体１０からの反射光を検出し再生を行うような例を示したが、透過光を検出し再生を行うような装置としてもよい。光ピックアップ２３に備えるレーザーダイオードからの光の波長を０．４μｍ程度としてもよい。
【０１０７】
〔実施例１１〕
本実施例では、図１の構成の情報記録媒体を用いた。この情報記録媒体は図６に示した情報記録媒体１０として用いた。基板１としてポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１はトラッキングを制御するための溝、ピットを備えていても良い。ここでは溝を備えた基板を用いた。基板１上に記録層２としてＢｉ3Ｆｅ5Ｏ12膜を製膜し情報記録媒体とした。製膜は高周波マグネトロンスパッタ法により行った。作成した情報記録媒体は、参考例１０の情報記録再生装置により情報の記録／再生ができた。
【０１０８】
〔参考例１２〕
本実施例では、図１の構成の情報記録媒体を用いた。基板１上に記録層２としてＭｎＦｅ2 Ｏ4 膜を製膜し情報記録媒体としたこと以外は実施例１１と同様の構成とした。作成した情報記録媒体は、参考例１０の情報記録再生装置により情報の記録／再生ができた。
【０１０９】
〔実施例１３〕
本実施例では、図２の構成の情報記録媒体を用いた。基板１上に反射層３としてＡｌＴｉ合金を製膜し、更に記録層２としてＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜を製膜した。この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光はパルスのピークが１５ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度は５０％程度であった。
【０１１０】
〔実施例１４〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に記録層２としてＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜を製膜したものを用いた。
この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光は波長０. ４μｍ、パルスのピークが８ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度は６５％程度であった。
【０１１１】
〔参考例１５〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に記録膜２２としてＭｎＦｅ2Ｏ4 膜を製膜したものを用いた。この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。ＭｎＦｅ2Ｏ4 膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光は波長０.４μｍ、パルスのピークが７ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＭｎＦｅ2Ｏ4 膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度５９％程度であった。
【０１１２】
〔実施例１６〕
情報記録媒体として図２に示したように基板１上に記録層２としてＢｉ3 Ａｌ5 Ｏ12を製膜したものを用いた。場合によっては記録層２の上面に反射層、ＵＶ硬化樹脂などの保護膜を備える構成にすることも可能である。
この情報記録媒体に基板側から波長０. ４μｍ程度の光を入射し記録を行った。記録する情報を変調しパルス状の信号に変換しその信号に応じた光のパルスを発生させ記録を行った。記録マークはＢｉ3 Ａｌ5 Ｏ12が部分的に変形することにより形成されている。情報が記録されている部分は形状変化により光の反射率が１０％程度と低くなり未記録部との反射率の違いにより信号を検出し変調を復調することにより情報を再生した。記録された信号は変調度７９％で再生ができた。再生は透過光を検出することによっても反射と同等以上の変調度で再生が可能であった。
【０１１３】
〔参考例１７〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に反射層３、ＮｉＦｅ2Ｏ4膜を記録層２として製膜したものを用いた。ＮｉＦｅ2Ｏ4 膜の上面側から波長０. ４μｍ程度の光青色を使った記録を入射し記録を行った。記録する情報を変調しパルス状の信号に変換しその信号に応じた光のパルスを発生させ記録を行った。記録マークはＮｉＦｅ2 Ｏ4 が部分的に結晶構造変化または形状変化することにより形成されている。情報が記録されている部分は形状変化により光の反射率が２０％程度と低くなり未記録部との反射率の違いにより信号を検出し変調を復調することにより情報を再生した。記録された信号は変調度７０％で再生ができた。
【０１１４】
〔実施例１８〕
実施例１８では、図１に示す構造を有する情報記録媒体を作成した。基板１は、ポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。なお、基板１にはトラッキングを制御するための溝やピットを備えていても良いが、本例では溝を備えた基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、ＦｅおよびＯからなる記録層２を、１５ｎｍの膜厚で製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１５】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定したところ、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．９、消衰係数は０．５２、光の吸収係数は１．６４×１０5 であることを確認した。また、記録層の結晶構造はアモルファス構造であることを確認した。また、波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２４．６％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５のピックアップを用いて６ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、Ｃ／Ｎは６１ｄＢであった。
【０１１６】
〔実施例１９〕
実施例１９では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作成した。基板１は、ポリカーボネート製で、トラッキングを制御するための溝を備えたディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、Ａｌ、Ｏからなる記録層２を１０ｎｍの膜厚で製膜し光情報記録媒体とした。この製膜法は、Ｂｉ3 Ａｌ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１７】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータにて測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．２、消衰係数は０．５７、光の吸収係数は１．７８×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の吸収率は１７．８％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いてＮＡ０．６５、９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５２ｄＢであった。
【０１１８】
〔実施例２０〕
実施例２０では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を膜厚１０ｎｍで製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、Ｂｉ2.76Ｄｙ0.24Ｆｅ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１９】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける、屈折率は２．８、消衰係数は０．４、光の吸収係数は１．１１×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は１１％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ピックアップを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５１ｄＢであった。
【０１２０】
〔参考例２１〕
参考例２１では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を、膜厚１０ｎｍで製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、ＭｎＦｅ2 Ｏ4 の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２１】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．７２、消衰係数は０．７４、光の吸収係数は２．３２×１０5 でああることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２３％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いて８ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、６３ｄＢであった。
【０１２２】
〔参考例２２〕
参考例２２では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を１０ｎｍの膜厚で製膜して光情報記録媒体を得た。この製膜法は、ＮｉＦｅ2Ｏ4 の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２３】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．７、消衰係数は０．６３、光の吸収係数は２×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は１９．７％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５２ｄＢであった。
【０１２４】
〔参考例２３〕
参考例２３では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を製膜して光情報記録媒体を得た。膜厚は３０ｎｍとした。製膜法は、Ｓｎ3Ｆｅ5Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２５】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．４８、消衰係数は０．２６、光の吸収係数は８．１×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２４％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ピックアップを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５０ｄＢであった。
【０１２６】
〔参考例２４〕
参考例２４では、図６に示す情報記録再生装置を作成した。この装置の構成は参考例１０における装置と同様の構成である。情報記録媒体１０は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層を有する媒体を用いた。なお、情報記録媒体１は本発明に係る他の光情報記録媒体を適宜採用できる。光ピックアップ２３のレーザーダイオードは、４０５ｎｍの波長の光を発するものを用いた。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明においては、記録層にＲ、ＭおよびＯの元素からなる酸化物、またはＸ、ＹおよびＯの元素からなる酸化物を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。また、記録層を酸化物とすることにより保存性に優れた光情報記録媒体を実現できる。
【０１２８】
また、上記光情報記録媒体において、記録層にＲ３Ｍ５Ｏ１２の組成の酸化物、またはＸＹ２Ｏ４の組成の酸化物を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。また、記録層を酸化物とすることにより保存性に優れた光情報記録媒体を実現できる。
【０１２９】
本発明においては、記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造であることにより、記録感度が高い光情報記録媒体を実現できる。
【０１３０】
本発明においては、反射層を設けることにより、記録、再生特性が向上する。また、再生信号強度が大きくなるため高速で記録、再生が可能となる光情報記録媒体を提供できる。
【０１３１】
また、本発明においては、潤滑層を設けることにより、媒体、ヘッド間の潤滑がよくなり耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３２】
さらに、本発明では、反射層として、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３３】
本発明では、基板として、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、基板と反射層を兼用することができ、そのため強度およびコスト的に有利となり、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３４】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に対し高密度記録を行うのに適した情報記録方法を提供することができる。また、本発明によれば、上記情報記録媒体に対し極めて感度良く高密度記録を行うこと情報記録方法を提供できる。
【０１３５】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に高密度に記録された情報を良好に再生する情報再生方法を提供することができる。
【０１３６】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に高密度記録を行うことができる情報記録装置／情報記録再生装置を提供できる。また、上記情報記録媒体に高密度に記録された情報を再生できる情報記録装置／情報記録再生装置を提供できる。
【０１３７】
さらに、本発明によれば、短波長の光を用いて高密度記録再生を行う場合にも感度良く記録再生が良好に行われ、近接場光による記録、再生においても耐磨耗性などに優れ良好に高密度記録再生が可能となる情報記録媒体を提供できる。
【０１３８】
また、４００ｎｍから４３０ｎｍの波長の光のに対する記録層の吸収率を１０％以上とすることで、記録の保存性に優れ、強度の高い情報記録媒体を提供できる。
記録層の結晶構造をアモルファス構造とすれば、極めて良好な記録を行うことができる情報記録媒体を提供できる。
記録層の膜厚を５０ｎｍ以下とすれば、感度良く記録可能な情報記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図２】反射層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図３】潤滑層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図４】潤滑層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図５】走査型電子顕微鏡による記録部の観察写真である。
【図６】本発明による情報記録再生装置の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 記録層
３ 反射層
４ 潤滑層
１０ 情報記録媒体
２０ ディスクドライブ
３０ コントローラー
２１ 信号処理部
２２ サーボ制御部
２３ 光ピックアップ
２４ ディスク駆動部
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体に代表されるような光学的に情報の記録または再生が可能な光情報記録において、より高密度化を目指し、より小さい光スポット径で記録を行うことができ、また小さい領域に記録されている情報の再生を行うことができる光情報記録媒体に関する。そのような光情報記録媒体を実現するために媒体の強度を高める必要があり、構成要素として硬度の高い酸化物記録層を用いることにより強度を高めた光情報記録媒体に関する。また、当該光情報記録媒体を用いた新規な情報記録方法、ならびに上記情報記録方法により情報記録が可能な情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光情報記録媒体としてはコンパクトディスクに代表されるようにディスク状記録媒体が良く知られているが、マルチメディア、情報ネットワークの時代になりさらなる大容量の記録システムが必要とされている。光情報記録媒体には読み出し専用、追記型、書き換え型があるが、読み出し専用としてはＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、追記型としてＣＤ−Ｒなど、書き換え型として相変化記録方式、光磁気記録方式のものが実用化されている。
【０００３】
しかし、情報技術の進歩に伴う情報量の飛躍的な増加により、情報記録媒体に対する高密度化および大容量化への要求はさらに高くなっている。
波長０. ６５μｍの光を利用したＤＶＤの実用化された現在では、波長０. ４μｍ程度の光を用いて高密度化を実現する開発が盛んに行われている( 特開平６−２９５４６９号公報、特開２０００−１０８５１３公報等) 。しかし、現在の記録媒体に用いられている記録材料は屈折率、光の吸収率などが上述したような短い波長の情報記録／再生に充分適しているとは言えず、他の特性もまだ不充分である。そこで、短い波長において良好な記録、再生を行うことができるような材料の開発が課題となっている。
【０００４】
高密度化のためには情報が記録されている記録ピットを小さくする必要があり、そのための一つの方法として、光をより小さく絞り光のスポットを小さくする方法がある。光のスポット径は波長をλ、レンズの開口率をＮＡとするとλ／ＮＡに比例するため、スポット径を小さくするためには波長を小さくするか開口率を大きくすることが考えられる。
光の波長はレーザダイオードなど光の発生源に依存するので、光のスポット径を小さくする方法としてレンズの開口率ＮＡを大きくする方法が比較的容易である。そこでＮＡを大きくする方法の例として、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を用いたもの（例えば、特開平８−２１２５７９号公報）がある。
【０００５】
また、高密度化を実現する方法としては、近接場光を利用した微小スポットを用いる方法があり、例えば、ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を用いる方法と微小開口を用いる方法がある。
ソリッドイマージョンレンズ（ＳＩＬ）を応用した光記録方法としては、例えば、スタンフォード大学のＧ．Ｋｉｎｏらの提案などがある（特許番号２５５３２７５号）。この提案では、入射光はソリッドイマージョンレンズの球面に対して垂直に入射され、出射側の平面の中心に収束する。この方法では、ソリッドイマージョンレンズの屈折率をｎとすると、最小ビーム径は回折限界ビーム径のｎ分の一まで小さくすることができる。記録媒体をレンズに近づけることによりこの微小ビームが近接場光的に伝播し微小スポットの光を媒体に照射することができる。
【０００６】
また、小さな開口に光を照射するとその開口近傍では近接場光が発生する。その近接場光を用いて小さいピットを記録する試みもなされている（特開平７−１９１０４６号公報など）。近接場光を用いると、光スポットの収束限界以下のスポットを形成することが可能であり、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2 以上の記録密度に相当する小さいスポットを光磁気記録媒体上や、相変化記録媒体上に形成できたという報告もある。
【０００７】
これらの方法を用いることにより小さいピットが形成可能となってきたが、ソリッドイマージョンレンズを用いた場合には、開口率が大きくなり光を小さく収束させるためより精密にスポット位置を制御する必要があり、ヘッドと記録媒体との距離を小さくする必要があった。
【０００８】
また、近接場光情報記録においても近接場光は光の波長以下の微細開口の極近傍でのみ生じているため、ヘッドと記録媒体との距離を小さくする必要があった。記録媒体と光ヘッドとの距離を近接させた状態で制御するため、光ヘッドをスライダに載せることも考えられている（例えば、特開平９−１９８８３０号公報、特開平１１−０６６６５８号公報など）。
【０００９】
また、微小開口を利用した、近接場光はその発生源である微小開口の近傍でのみ利用可能となるため、ヘッドと記録媒体の距離が大きく接触の可能性がほとんどないような従来の光情報記録とは異なりヘッドと記録媒体との距離を近づける必要がある。また、更なる高密度化のためにはヘッドと記録媒体を接触させる方式も考えられる。
【００１０】
これらのように、高密度化を行おうとするとヘッドと記録媒体との距離を近づける必要があり、スライダを用いるなどの場合にはヘッドと媒体とが記録再生の動作中に接触する可能性が生じてきた。また、高密度化を行う場合、積極的にヘッドと媒体とを接触する必要が生じ、その場合にも媒体の耐摩耗性などの強度が必要となっていた。
【００１１】
また、表面の保護層を厚くすると記録再生が困難になるため、保護層を薄くする必要がある。保護層を薄くすると記録層が比較的大気に近いところに位置するようになるため、保存特性が低下するなどの問題に関しても考慮する必要が生じていた。
【００１２】
また、記録層に酸化物を用いた光情報記録媒体としては、ガーネット膜を用いた光磁気記録媒体が知られているが、光磁気記録と追記型記録との各方式で共通に使用できる記録媒体を提供することを目的に、Ｂｉ、Ｇａ、Ｆｅ、Ｏを含む記録媒体に関する報告がある（特開平１０−９２０２７号公報）。この発明は、媒体強度を改善するためのものではなく、また、記録層に用いられる材料においても光磁気記録に用いられる組成に限られている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
高密度媒体を実現するため、記録媒体と記録ヘッドとの距離を小さくする必要が生じているが、そのため、媒体の強度を高め耐摩耗性、耐衝撃性を向上させることと、記録再生特性の両立、また記録媒体の保存性が課題であった。
また、上述したように、ソリッドイマージョンレンズ、微小開口などを用いた近接場光を利用した高密度化においては、ヘッドと記録媒体の接触による双方の損傷の可能性を考える必要がある。つまり、接触による損傷を防止するために媒体の耐衝撃性、耐磨耗性などの強度をいかに高めるかという課題が明らかとなった。
また、追記型記録媒体の記録材料として用いられるような有機材料は、光の波長が０．４μｍ程度のいわゆる青色光の領域では光安定性が低いため、再生を繰り返すことで劣化してしまうという問題点も指摘されている。
【００１４】
そこで、本発明では、これらの課題を解決し、強度の高い高密度光情報記録媒体を提供することを目的としている。また、本発明の他の目的は、近接場光を用いた高密度記録を実現するためにヘッドと記録媒体との距離を小さくしても問題の生じない耐摩耗性、耐衝撃性などを高めた情報記録方法を提供することである。さらに、この情報記録方法により情報記録が可能な光情報記録媒体を提供することである。また、さらに他の目的は、０．４μｍ程度の短い波長の光を用いて高密度記録／再生を実現することが可能となるような優れた記録、再生特性を示す光情報記録媒体及び情報記録方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項１記載の光情報記録媒体の発明は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層が、Ｒ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなり、波長が４３０ｎｍ以下の光の照射により記録を行うことを特徴とする。
【００１７】
請求項２記載の発明は、請求項１の光情報記録媒体において、記録層として、Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることを特徴とする。
【００１９】
請求項３記載の発明は、請求項１から２のいずれか１項の光情報記録媒体において、記録層を構成する酸化物が、未記録状態では非晶質構造であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、反射層を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、潤滑層を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる反射層を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項の光情報記録媒体において、光情報記録媒体の基板が、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなることを特徴とする。
【００２４】
請求項８記載の情報記録方法の発明は、請求項１から７のいずれか１項の光情報記録媒体の記録層に光を照射し、記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を、記録する情報に対応する所定の結晶相、結晶構造および／または形状へ変化させることを特徴とする。
【００２５】
請求項９記載の発明は、請求項８の情報記録方法において、記録層に照射する光の波長を０．５μｍ以下とすることを特徴とする。
【００４１】
【発明の実施の形態】
上記課題を解決するために本発明は、光情報記録媒体の一構成要素である記録層に酸化物を用いている。それにより媒体の耐摩耗性、耐衝撃性が高い、保存性に優れた高密度光情報記録媒体を提供する。また、この光情報記録媒体を用いた情報記録方法、情報再生方法、情報記録／再生装置を提供すると共に、これらの記録／再生方法、記録／再生装置で情報記録／再生が可能な情報記録媒体を提供する。また、短い波長の光を用いて高密度記録、再生を可能とする光情報記録媒体、情報記録方法、情報記録装置及び情報再生装置を提供する。これにより、良好な高密度記録／再生を可能とし、さらに、情報の保存特性を向上させる。
【００４２】
以下で本発明の構成例を示し課題を解決するための手段について説明する。
【００４３】
（光情報記録媒体）
本実施の形態にかかる第１の光情報記録媒体は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層がＲ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなることを特徴とする。
【００４４】
従来の光情報記録媒体において、記録層は媒体の構成要素の中で比較的柔らかい材質よりなっており、この層の強度を高めることができれば媒体の強度も高まることが期待される。酸化物は一般に比較的硬度が高いため、酸化物を記録層に用いることは強度の高い光情報記録媒体を実現するために有効である。
【００４５】
また、Ｒ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなる酸化物は、スパッタなど気相成長法により特性の良い膜が容易に製膜される。
【００４６】
このように製膜した記録層に光を照射し温度を上昇させることにより、結晶構造が変化し情報を記録することができる。光の吸収率が高い元素を含むことで記録時における必要な光の出力が小さくてすむようになる。つまり記録感度が高くなる。このように、例えばＢｉのように光吸収率が高い元素を多く含む組成、場合によってはＢｉＦｅＯ合金のような組成を持つことにより記録感度が大きく向上するため、好ましい。また、酸化物はもともと酸化されているため大気中で安定であり、酸化物を記録層に用いた場合、記録された情報が酸化により破壊されることがなく、このような記録層を用いることにより保存性に優れた光情報記録媒体の実現が可能である。
【００４７】
本実施の形態にかかる第２の光情報記録媒体は、光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層がＸ、ＹおよびＯの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなることを特徴とする。
【００４８】
Ｘ、ＹおよびＯの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなる酸化物は、スパッタなど気相成長法により製膜すると特性の優れた膜が容易に製膜できる。
【００４９】
製膜した記録層に光を照射し温度を上昇させることにより結晶構造が変化し情報を記録することができる。また、酸化物はもともと酸化されているため大気中で安定であり、酸化物を記録層に用いた場合、記録された情報が酸化により破壊されることがなく、このような記録層を用いることにより保存性に優れた光情報記録媒体の実現が可能である。
【００５０】
上記第１の光情報記録媒体では、記録層としてＲ3 Ｍ5 Ｏ12（ただし、ＲはＹ、Ｂｉ、Ｉｎおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることができる。
【００５１】
Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12の組成を持つ酸化物として、いわゆるガーネット構造を有する酸化物がある。ガーネット構造を持つ化合物は硬度が高いためこれを記録層に用いることができれば強度が高い光情報記録媒体が実現できる。
【００５２】
スパッタ法などのような気相成長法で製膜することが可能であり、この方法が簡便で特性の良い膜を容易に作成できることから好ましい。このように製膜した膜に光を照射し温度を上昇させることにより結晶構造が変化し情報を記録することができる。めっき法、ゾルゲル法などで製膜することも可能である。また、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等がいずれも使用可能である。
【００５３】
ガーネットは光磁気記録材料として研究が行われている材料であり高温で熱処理することによりガーネット構造をとるようになる。しかし、光で記録を行ったマークは熱処理によっても消去されることはなく、また酸化により情報が破壊されることもなく保存性にも優れている。
【００５４】
上記第２の光情報記録媒体では、記録層としてＸＹ2 Ｏ4 （ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いることができる。
【００５５】
ＸＹ2 Ｏ4 の組成を持つ化合物は、いわゆるスピネル構造を有する酸化物が挙げられる。スピネルは硬度が高いためこれを記録層に用いることができれば強度が高い光情報記録媒体が実現できる。
【００５６】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造であることが好ましい。
未記録状態で非晶質構造を有する記録層に光照射を行い温度を上昇させることで記録マークを書きこむことができる。非晶質状態から結晶質への転移は比較的低温で起こるため感度良く記録を行うことができる。また、非晶質状態の膜はスパッタ法などの気相成長法で比較的簡単に製膜できるため作製も容易である。また、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等がいずれも使用可能である。
【００５７】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、反射層を有することができる。反射層を設けることにより記録層を透過した光が反射層で反射され再度記録層を透過する。このことにより光を効率良く利用できるようになり、良好な記録、再生を行うことができるようになるとともに反射率が向上するなどの効果がある。反射率が高くなると再生信号強度が大きくなるため信号処理が容易になり高速記録、再生が可能となる。
【００５８】
また、反射層として熱伝導率の高い材料を用いることにより記録層に加わる熱を制御することができ記録マークの形状、大きさを制御することができる。
反射層に用いられる材料としては、温度の制御を行うためその設計に応じた熱伝導を有する材料を用いることができるが、例えばＡｇ、Ａｕ、Ａｌ、またその合金などが挙げられる。
【００５９】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、潤滑層を有することができる。媒体の最表面に潤滑層を設けることによりディスクとヘッドとの潤滑が改善され接触しても媒体が損傷を受け難くなる。また、接触させて使用する構成においても動作が滑らかになる。この潤滑層は上述した様々な層構成に適用可能である。
【００６０】
潤滑層としては、炭化水素系潤滑剤とフッ素系潤滑剤とが用いられる。
炭化水素系潤滑剤としては、ステアリン酸、オレイン酸等のカルボン酸類、ステアリン酸ブチル等のエステル類、オクタデシルスルホン酸等のスルホン酸類、リン酸モノオクタデシル等のリン酸エステル類、ステアリンアルコール、オレインアルコール等のアルコール類、ステアリン酸アミド等のカルボン酸アミド類、またはステアリルアミン等のアミン類などが好ましい。
【００６１】
さらに、フッ化系潤滑剤として、上記炭化水素系潤滑剤のアルキル基の一部または全部をフルオロアルキル基もしくはパーフルオロポリエーテル基で置換した潤滑剤がより好ましい。
【００６２】
これらの潤滑層は、ディッピング法、スプレー塗布法、スピンコート法などで形成される。最表面に炭素膜を形成し、その上面にフッ素系潤滑剤を用いると、炭素膜とフッ素系潤滑剤とは結合が強く強固な潤滑層の形成が可能となり好適である。また、固体潤滑層としてテフロン（登録商標）などの弗化物、ポリイミド、グラファイト、炭素化合物、二硫化モリブデン、Ｗ、Ｍｏなどの酸化物および硫化物なども例示できる。
【００６３】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、前記光情報記録媒体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる反射層を有することができる。
【００６４】
反射層として、比較的硬度が高い材料であるＷ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、強度的に優れた光情報記録媒体を実現することができる。Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの元素およびこれらの合金は、ビッカース硬さで硬度を評価するとＡｇの２倍以上の値を示すことから強度の高い光情報記録媒体を実現するのに効果がある。
【００６５】
上記の第１の光情報記録媒体および第２の光情報記録媒体においては、前記光情報記録媒体の基板が、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなることができる。
【００６６】
基板として、これらの比較的硬度の高い材料を用いることにより媒体の強度を高めるのに効果がある。また、基板と反射層とを兼ねることができるため媒体を構成する層を一層減らすことができる。層数を減らすことで媒体全体としての強度は高くなるため基板に上記のような材料を用いることは効果がある。
【００６７】
特に、アルミニウムまたはアルミニウム合金は安価で加工も容易であり、表面粗さを小さくすることが可能であるため好ましい。中でもアルミニウム−マグネシウム合金、アルミニウム−チタン合金、アルミニウム−クロム合金などが特に好ましい。
【００６８】
また、本発明のような金属基板の表面にＮｉ合金の皮膜を形成した場合効果が大きい。Ｎｉ合金はレーザなどで高温にすると容易に形状を作ることが可能である。
【００６９】
ＮｉＰ、ＮｉＮｂのような合金は腐食しにくく、硬いため基板の表面にこれらの合金を形成することは好ましい。特にアルミニウム合金基板とＮｉ合金の組み合わせは好ましい。Ｎｉ合金の形成は無電解めっきなどのめっき法が好ましいが、蒸着法、スパッタ法などでも可能である。
【００７０】
また、本実施の形態に係る第３の光情報記録媒体は、上記第１または第２の光情報記録媒体において、記録層の４００ｎｍから４３０ｎｍの波長に対する光の吸収率が１０％以上としたことを特徴とする。このような記録層は、上記波長の光が入射されると記録に必要な熱が生じるため良好な記録が可能となる。つまり、記録層は、光を吸収して熱を発生することにより、膜の結晶相、結晶構造および／または形状が変化されて情報が記録される。より詳しくは、次の通りである。
【００７１】
記録層は、数種類の酸化物の混合化合物となっており、温度上昇により融点を超えると、層中の酸素を放出して結晶構造の変化をおこしたり、反応をおこすことで新たな化合物が生成され、形状変化や結晶構造変化がおこる。これらの変化と情報とを対応させることで情報記録が可能となる。このような変化は、数百℃から起こり、酸素を外部に放出する反応などは６００℃程度で生じる。
記録層の光の吸収率が１０％より小さいと、光が照射された場合の記録層の温度上昇が小さくなるため、Ｃ／Ｎの高い記録を行うことが困難となる。
【００７２】
記録層に、情報に対応した光のパルスを照射することで、情報を記録することができる。つまり、光照射による発熱により、記録層の結晶面などの結晶性を変化させたり、結晶相などの結晶構造の変化などが生じさせたり、記録層に穴が形成させたり、部分的に凹部または凸部が形成させるなど、記録層に上記パルスに応じた変化を生じさせて情報記録する。
【００７３】
上述したような従来の記録媒体では用いられていないような酸化物記録材料を用いて記録層を形成し、当該記録層に適した方法で情報を記録すれば、高密度記録を行う場合でも極めて良好に記録できる。
上述したような材料は、酸化などに強く、また情報を記録した後高温になっても記録した情報が消えにくいため情報の保存性が向上するからである。
また、光磁気記録のように磁気的に記録を行うのではなく、形状の変化および／または原子配列の変化により記録を行い、これを光学的に読み取ることで再生すれば、上述したように高密度記録が可能となる。
【００７４】
なお、光の吸収率は、膜に入射した光のうち反射と透過する分を除いた光の量の入射した光の総量に対する割合であらわされる。例えば、物質の吸収係数に膜厚を乗じることにより算出してもよい。
【００７５】
また、前記したように、Ｘ、Ｙ、Ｏの各元素（ただし、ＸはＭｇ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｌｉのうちから選ばれる一種以上の元素を示し、ＹはＡｌ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｖのうちから選ばれる一種以上の元素、Ｏは酸素を示す。）を含有する記録層を採用し、当該記録層を、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光の吸収率を１０％以上とすれば、極めて感度よく情報記録を行えることを見いだした。
【００７６】
前記したように、記録層は、照射された光を吸収して熱を発生することにより結晶相、結晶構造および／または形状が変化する。
記録層は、数種類の酸化物の混合膜になっていると考えられるが、例えば、ＭｎＯとＦｅ2 Ｏ3 は６００℃以上では反応してスピネル型化合物に変化するといわれている。また、高温では酸素を放出して結晶構造の変化が起こることもある。
【００７７】
また、記録層に少なくともＢｉ、Ｆｅ、Ｏを含有させることで、記録感度が極めてよく、酸化に強く、また、情報が消えにくい光情報記録媒体を提供できる。ＢｉおよびＦｅは、光の吸収が比較的大きいため、これらの合金、化合物も光の吸収が比較的大きい。そのため、これらの元素またはこれらの元素を含有する化合物を記録層に用いることにより記録感度が極めて高くなる。また、酸化物を用いることにより酸化に極めて強くなる。また、情報が記録された後に高温されても、記録された情報が消えにくくなり、情報の保存性も向上する。
【００７８】
また、記録層に少なくともＭｎ、Ｆｅ、Ｏを含有させることで、記録感度が極めてよく、酸化に強く、また、情報が消えにくい光情報記録媒体を提供できる。
ＭｎおよびＦｅは、光の吸収が比較的大きいため、これらの合金、化合物も光の吸収が比較的大きい。そのため、これらの元素またはこれらの元素を含有する化合物を記録層に用いることにより記録感度が極めて高くなる。また、酸化物を用いることにより酸化に極めて強くなる。また、情報が記録された後に高温されても、記録された情報が消えにくくなり、情報の保存性も向上する。
【００７９】
また、記録層の結晶構造をアモルファス構造とすることが好ましい。結晶質材料とした場合に比べ均一性が高いため、高密度に記録のように極めて小さい領域に記録を行う場合、結晶粒界などの影響を受けにくくなる。
【００８０】
また、記録層の膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好ましい。膜厚が５０ｎｍよりも厚くなると記録感度が悪くなり良好な記録を行うことができなくなる。なお、膜厚を２０ｎｍ以下とするとさらに感度よく記録できるため好ましい。
【００８１】
（情報記録方法）
本実施の形態に係る情報記録方法は、上記光情報記録媒体の記録層に光を照射することで、この記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させて情報の記録を行う。
本発明に係る情報記録方法では、上記記録層内で情報を記録する箇所に、記録する情報に対応した光のパルスを照射する。記録層（の上記箇所）は、光を吸収して熱を発生し、上記パルスに対応した所定の結晶相、結晶構造および／または形状に変化する。
別言すれば、本発明に係る情報記録方法は、上記記録層の情報記録箇所の結晶相、結晶構造および／または形状を、情報に対応した状態に変化させて情報の記録を行う。より詳しくは、光照射による発熱により、結晶面などの結晶性の変化、結晶相などの結晶構造の変化、穴の形成、部分的に凹部／凸部の形成など、記録層の状態を情報と対応する状態へ変化させることで情報を記録する。
このように、上述した材料を用いた光情報記録媒体を用い、当該媒体（材料）に適した情報記録方法を採用することで、良好な高密度記録が可能となる。つまり、酸化などの耐環境性が極めてよく、また、情報を記録した後高温条件下におかれても情報が消えにくい優れた保存性を有する上記情報記録媒体に、本発明による情報記録方法を用いて情報記録を行えば、近接場光を用いた場合にも良好に記録を行うことができる。
【００８２】
また、上記記録層へ照射する光の波長は、０. ５μｍ以下とすることが好ましい。
上記記録層は、０．５μｍ以下の波長の光の吸収が極めてよいため、このような波長の光が入射すると熱の吸収による発熱も多くなる。従って、効率のよい記録が可能となる。
特に、上記記録層は、波長が０. ４〜０. ４３μｍ程度の光、いわゆる青色レーザーダイオードの光に対し、吸収が大きく、記録感度が高く、比較的弱い光でも記録を可能とする。
このように、波長が０. ５μｍ以下の光を照射して記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させることで情報の記録を行う情報記録方法は、従来用いられていない上記光情報記録媒体の情報記録を可能とする。
【００８３】
なお、上記第３の光情報記録媒体に対して情報を記録する場合には、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光を用いる。
上記第３の光情報記録媒体は、波長が４００ｎｍから４３０ｎｍの光、いわゆる青色レーザーダイオードの光に対し吸収が大きく、記録感度が高く、比較的弱い光でも記録が可能である。そこで、記録したい情報に対応した波長４００ｎｍから４３０ｎｍの光を上記媒体に照射することで、上記媒体の記録層の結晶相、結晶構造および／または形状を変化させて情報を記録できる。この情報記録方法は、前記したような情報記録媒体に対して行う記録方法としては極めて効果が大きい。
【００８４】
（情報再生方法）
本実施の形態に係る情報再生方法は、上記光情報記録媒体の記録層に結晶相、結晶構造および／または形状が変化されて記録された情報を、この記録層に光を照射することで再生する。より詳しくは、上記記録層に光を照射した場合の光の特性を検出し、当該光の特性から上記情報を再生する。光の特性は結晶相、結晶構造および／または形状と一意に対応するため、上記光の特性に基づき記録層に記録された情報を再生できる。つまり、結晶相、結晶構造および／または形状を光の特性として検出し、当該結晶相、結晶構造および／または形状と対応する情報を再生する。
本発明に係る情報再生方法では、記録層に光を照射し、情報が記録されている部分と未記録の部分とで光のもつ特性に違いが生じる。また、情報毎、つまり情報が記録された箇所毎に結晶相、結晶構造および／または形状が異なる。また、光の特性は、結晶相、結晶構造および／または形状により異なる。つまり、記録層に光を照射して得られる光の特性（上記情報記録箇所の光の特性）は、光を照射した部分に記録された情報毎に一意に決まる。従って、記録層に光を照射すれば、光を照射した部分の情報を再生することが可能となる。
なお、光の持つ特性としては、例えば光の反射率や透過率の違い、位相差、偏光の違いなどがある。上記光情報記録媒体の記録層の材料は、様々な結晶構造をとりうる。そこで、温度制御するなどして記録層の結晶性、結晶構造および／または形状の変化を作り出すことが可能である。例えば、前記した情報記録方法を採用し、形状の変化を作り出せばよい。
また、情報を記録してある部分と未記録の部分とで光の反射率などが大きく異なるように結晶構造などを制御しておくことによりこれらの材料を用いた場合、情報を良好に再生することが可能となる。
このように、本発明に係る情報再生方法では、上述した材料からなる材料のような従来の記録媒体では用いられていない材料を用い、情報の再生方法をこれらの材料に適した方法とすることにより高密度記録において良好な再生が可能となる。
なお、この再生方法では、光磁気記録のように磁気的に記録を行うのではなく、形状の変化（違い）および／または原子配列の変化（違い）を光学的に読み取る。
【００８５】
（情報記録装置）
本実施の形態に係る情報記録装置は、上記情報記録方法を用いて上記光情報記録媒体に情報を記録する手段を有する。これにより、従来記録媒体として用いられていない上記光情報記録媒体で高密度記録を実現できる。
【００８６】
（情報再生装置）
本実施の形態に係る情報再生装置は、上記情報再生方法を用いて上記光情報記録媒体に記録された情報を再生する手段を有する。これにより、従来記録媒体として用いられていない上記光情報記録媒体を用いた情報伝達を可能とする。
【００８７】
（情報記録／再生装置）
本実施の形態に係る情報記録／再生装置は、上記情報記録方法を用いて上記光情報記録媒体に情報を記録する手段と、上記情報再生方法を用いて上記光情報記録媒体に記録された情報を再生する手段とを有する。
【００８８】
なお、上記第１または第２の光情報記録媒体は、上記情報記録方法で情報を記録でき、および／または上記情報再生方法で記録された情報を再生可能とすることが好ましい。このように記録層として上記材料を用いることで、従来になかった高密度化に適した情報記録媒体を提供できる。
【００８９】
つまり、上記光情報記録媒体の記録層は、光照射による発熱により、結晶面などの結晶性の変化、結晶相などの結晶構造の変化、また穴の形成、部分的な凹部または凸部が形成などの変化が生じるように構成し、この変化を情報と対応させることで、情報を記録可能とする。
【００９０】
また、記録層に光を照射し、得られた光の特性から情報が記録されている部分／未記録の部分の判別および記録されている情報の特定を可能とする。この光の特性としては、例えば、光の反射率、透過率、位相差または偏光などがある。
記録層の情報が記録された箇所は、この情報に１対１で対応する結晶相、結晶構造および／または形状となる。当然、情報が記録されていない部分の結晶相、結晶構造および形状は初期状態となる。また、結晶相、結晶構造および形状により、光の特性、つまり入射された光に対する特性（上記した反射率、透過率等）は異なる。
従って、この光記録媒体の記録層に光を照射し、照射した部分の光の特性を検出すれば、この部分の結晶相、結晶構造および形状が分かる。結晶相、結晶構造および／または形状は、情報と一意に対応しているため、上記光の特性から情報を再生することが可能となる。
【００９１】
このように、上記材料で作成した膜は硬度が高い構造もとりうるため、この構造を記録層に用いることで耐磨耗性、強度の高い光情報記録媒体を実現できる。強度の高い光記録媒体を実現するためには記録層の強度を高めることが一つの方法として考えられるが、記録層材料として上述の材料を用いることにより強度が改善される。上述したような材料は、酸化などに強く、また情報を記録した後高温になっても記録した情報が消えにくいため情報の保存性も向上する。
【００９２】
〔実施例〕
以下に実施例を示して、本発明をさらに詳細に説明する。しかし、本発明はなんら実施例に限定されるものではない。
【００９３】
〔実施例１〕
第１の光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したように、基板１としてポリカーボネート基板を用い、記録層２としてＢｉＦｅＯ合金膜をＲＦスパッタ法により製膜した。これを光情報記録媒体として基板を通して光を照射することにより記録、再生を行った。
【００９４】
基板の材料としては制限はなく、例えばガラス、樹脂などを用いることができるが、基板には光の位置を案内するためのトラッキング用の溝、凹凸などが設けてあっても良い。光は基板側からも基板の反対側つまり膜面側から入射することも可能である。また、発光素子と受光素子とを媒体からみて同一側に配置することで反射光を検出して記録、再生を行うことができ、これらの素子をそれぞれ媒体の反対側に配置することにより媒体を透過してきた光を検出して記録、再生を行うことも可能である。
【００９５】
記録再生を行った結果、記録部と未記録部とで光の反射率が異なりその反射率の違いで情報を読み出すことが可能である。
媒体を線速度３．５ｍ／ｓの一定の速さで回転させ、１０ｍＷの光で８−１６変調を用いてランダムパターンを記録した。再生信号の変調度は５０％であった。１２ｍＷの光で記録を行ったときの変調度は５１％であった。
【００９６】
また、記録部を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図５のようにマークが記録されていることが確認できた。例えば、線で囲んだ部分のように黒っぽくなっているところがマーク部である。記録の光を制御することにより高密度記録が可能である。
【００９７】
〔参考例２〕
第２の光情報記録媒体の例を示す。光情報記録媒体は、図１に示したような基板１上に記録層２が製膜されているような構成からなっている。基板１には結晶化ガラス基板を用いた。記録層２としてＭｎＦｅＯ合金を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【００９８】
〔実施例３〕
記録層として、Ｒ3 Ｍ5 Ｏ12を用いた光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として強化ガラス基板を用い、記録層２としてＤｙ3 Ｆｅ5 Ｏ12を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【００９９】
〔参考例４〕
記録層として、ＸＹ2 Ｏ4 を用いた光情報記録媒体の例を示す。図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として強化ガラス基板を用い、記録層２としてＮｉＦｅ2 Ｏ4 を用いた。光を膜面側から照射することにより記録、再生を行った。
【０１００】
〔実施例５〕
記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造である光情報記録媒体の例を示す。
図１に示したような光情報記録媒体の構成とし、基板１として樹脂基板を用い、記録層２としてＢｉＦｅＣｕＯ合金を用いた。
【０１０１】
記録層２はＲＦマグネトロンスパッタ法を用い、導入するＡｒとＯ2 の混合ガスを流量比で９８：２となるように制御し製膜を行った。製膜直後の膜の結晶構造は非晶質状態であり、光を照射することにより記録層の温度が上昇することを利用し情報の記録を行った。再生は弱い光を照射することにより、記録部と未記録部との光の反射率または透過率の違いを読み取ることにより行った。
【０１０２】
〔実施例６〕
反射層を有する光情報記録媒体の例を示す。
図２に示したように基板１上に反射層３を備え、その上面に記録層２が製膜されたような構成をした光情報記録媒体を用いた。基板１として結晶化ガラス基板を用い、反射層３としてＡｇ合金を用いた。その上面に記録層２としてＢｉＦｅＡｌＯ合金をスパッタ法により製膜した。膜面側から光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０３】
〔実施例７〕
潤滑層を有する光情報記録媒体の例を示す。
光情報記録媒体の膜の最表面に潤滑層４を備える構成とした。
図３のように基板１、記録層２、潤滑層４のような構成でも良く、図４のように基板１、反射層３、記録層２、潤滑層４のような層構成でも良い。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０４】
〔実施例８〕
反射層としてＭｏを用いた光情報記録媒体の例を示す。
図４のような基板１、反射層３、記録層２、潤滑層４のような順で形成した層構成の光情報記録媒体を用いた。基板１として結晶化ガラス基板、記録層２としてＢｉＦｅＯ合金を用い、反射層３としてＭｏを用いた。最表面には潤滑層４を形成し、光情報記録媒体とした。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０５】
〔実施例９〕
基板としてＡｌＭｇ合金を用いた光情報記録媒体の例を示す。
図３のような基板１、記録層２、潤滑層４のような順で形成した層構成の光情報記録媒体を用いた。基板１としてＡｌＭｇ合金を用いた。その基板の表面には無電解めっき法によりＮｉＰ層が形成してある。その上面に記録層２としてＢｉＦｅＯ合金を製膜し、最表面には潤滑層４を形成し、光情報記録媒体とした。スライダ状の光ヘッドを媒体面に摺動させ、そこから光を照射することにより記録、再生を行った。
【０１０６】
〔参考例１０〕
図６に情報記録再生装置の構成の概略を示す。図６に示す情報記録再生装置は、情報記録媒体１０、ディスクドライブ２０およびコントローラー３０を有する。コントローラー３０は、装置全体の制御を行う。特に、ディスクドライブ２０の信号制御部２２、サーボ制御部２１、光ピックアップ２３、ディスク駆動部２４などの制御を行う。本例では、ＭｎＦｅ2 Ｏ4 を記録層に用いた情報記録媒体１０を採用した。なお、情報記録媒体１０は可換である。信号処理部２２は、情報記録媒体１０に記録するのに適した信号を作成する。光ピックアップ２３は、この信号に対応した光を照射する。また、光を照射し再生信号を検出し信号処理部で情報に変換し再生を行う。ここでは情報記録媒体１０からの反射光を検出し再生を行うような例を示したが、透過光を検出し再生を行うような装置としてもよい。光ピックアップ２３に備えるレーザーダイオードからの光の波長を０．４μｍ程度としてもよい。
【０１０７】
〔実施例１１〕
本実施例では、図１の構成の情報記録媒体を用いた。この情報記録媒体は図６に示した情報記録媒体１０として用いた。基板１としてポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１はトラッキングを制御するための溝、ピットを備えていても良い。ここでは溝を備えた基板を用いた。基板１上に記録層２としてＢｉ3Ｆｅ5Ｏ12膜を製膜し情報記録媒体とした。製膜は高周波マグネトロンスパッタ法により行った。作成した情報記録媒体は、参考例１０の情報記録再生装置により情報の記録／再生ができた。
【０１０８】
〔参考例１２〕
本実施例では、図１の構成の情報記録媒体を用いた。基板１上に記録層２としてＭｎＦｅ2 Ｏ4 膜を製膜し情報記録媒体としたこと以外は実施例１１と同様の構成とした。作成した情報記録媒体は、参考例１０の情報記録再生装置により情報の記録／再生ができた。
【０１０９】
〔実施例１３〕
本実施例では、図２の構成の情報記録媒体を用いた。基板１上に反射層３としてＡｌＴｉ合金を製膜し、更に記録層２としてＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜を製膜した。この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光はパルスのピークが１５ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度は５０％程度であった。
【０１１０】
〔実施例１４〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に記録層２としてＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜を製膜したものを用いた。
この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光は波長０. ４μｍ、パルスのピークが８ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＢｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度は６５％程度であった。
【０１１１】
〔参考例１５〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に記録膜２２としてＭｎＦｅ2Ｏ4 膜を製膜したものを用いた。この情報記録媒体に以下のような記録方法で記録を行った。ＭｎＦｅ2Ｏ4 膜の上面から情報に応じたパルス上の光を入射し記録を行った。光は波長０.４μｍ、パルスのピークが７ｍＷのものを用いた。情報記録媒体のパルス状の光が照射された部分では温度が上昇しＭｎＦｅ2Ｏ4 膜の結晶状態または形状が変化し情報の記録ができた。変調度５９％程度であった。
【０１１２】
〔実施例１６〕
情報記録媒体として図２に示したように基板１上に記録層２としてＢｉ3 Ａｌ5 Ｏ12を製膜したものを用いた。場合によっては記録層２の上面に反射層、ＵＶ硬化樹脂などの保護膜を備える構成にすることも可能である。
この情報記録媒体に基板側から波長０. ４μｍ程度の光を入射し記録を行った。記録する情報を変調しパルス状の信号に変換しその信号に応じた光のパルスを発生させ記録を行った。記録マークはＢｉ3 Ａｌ5 Ｏ12が部分的に変形することにより形成されている。情報が記録されている部分は形状変化により光の反射率が１０％程度と低くなり未記録部との反射率の違いにより信号を検出し変調を復調することにより情報を再生した。記録された信号は変調度７９％で再生ができた。再生は透過光を検出することによっても反射と同等以上の変調度で再生が可能であった。
【０１１３】
〔参考例１７〕
情報記録媒体として図３に示したように基板１上に反射層３、ＮｉＦｅ2Ｏ4膜を記録層２として製膜したものを用いた。ＮｉＦｅ2Ｏ4 膜の上面側から波長０. ４μｍ程度の光青色を使った記録を入射し記録を行った。記録する情報を変調しパルス状の信号に変換しその信号に応じた光のパルスを発生させ記録を行った。記録マークはＮｉＦｅ2 Ｏ4 が部分的に結晶構造変化または形状変化することにより形成されている。情報が記録されている部分は形状変化により光の反射率が２０％程度と低くなり未記録部との反射率の違いにより信号を検出し変調を復調することにより情報を再生した。記録された信号は変調度７０％で再生ができた。
【０１１４】
〔実施例１８〕
実施例１８では、図１に示す構造を有する情報記録媒体を作成した。基板１は、ポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。なお、基板１にはトラッキングを制御するための溝やピットを備えていても良いが、本例では溝を備えた基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、ＦｅおよびＯからなる記録層２を、１５ｎｍの膜厚で製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、Ｂｉ3 Ｆｅ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１５】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定したところ、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．９、消衰係数は０．５２、光の吸収係数は１．６４×１０5 であることを確認した。また、記録層の結晶構造はアモルファス構造であることを確認した。また、波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２４．６％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５のピックアップを用いて６ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、Ｃ／Ｎは６１ｄＢであった。
【０１１６】
〔実施例１９〕
実施例１９では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作成した。基板１は、ポリカーボネート製で、トラッキングを制御するための溝を備えたディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、Ａｌ、Ｏからなる記録層２を１０ｎｍの膜厚で製膜し光情報記録媒体とした。この製膜法は、Ｂｉ3 Ａｌ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１７】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータにて測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．２、消衰係数は０．５７、光の吸収係数は１．７８×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の吸収率は１７．８％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いてＮＡ０．６５、９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５２ｄＢであった。
【０１１８】
〔実施例２０〕
実施例２０では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｂｉ、Ｄｙ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を膜厚１０ｎｍで製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、Ｂｉ2.76Ｄｙ0.24Ｆｅ5 Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１１９】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける、屈折率は２．８、消衰係数は０．４、光の吸収係数は１．１１×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は１１％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ピックアップを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５１ｄＢであった。
【０１２０】
〔参考例２１〕
参考例２１では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を、膜厚１０ｎｍで製膜し、光情報記録媒体を得た。この製膜法は、ＭｎＦｅ2 Ｏ4 の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２１】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．７２、消衰係数は０．７４、光の吸収係数は２．３２×１０5 でああることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２３％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いて８ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、６３ｄＢであった。
【０１２２】
〔参考例２２〕
参考例２２では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を１０ｎｍの膜厚で製膜して光情報記録媒体を得た。この製膜法は、ＮｉＦｅ2Ｏ4 の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２３】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．７、消衰係数は０．６３、光の吸収係数は２×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は１９．７％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍのレーザーダイオードを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５２ｄＢであった。
【０１２４】
〔参考例２３〕
参考例２３では、図１に示す構造の光情報記録媒体を作製した。基板１は、トラッキングを制御するための溝を備えたポリカーボネート製のディスク状基板を用いた。基板１上に、Ｓｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層２を製膜して光情報記録媒体を得た。膜厚は３０ｎｍとした。製膜法は、Ｓｎ3Ｆｅ5Ｏ12の組成のターゲットを用いて高周波マグネトロンスパッタ法によりアルゴンガス中で行った。
【０１２５】
得られた光情報記録媒体の記録層の光学定数を分光エリプソメータで測定した結果、波長４００ｎｍにおける屈折率は２．４８、消衰係数は０．２６、光の吸収係数は８．１×１０5 であることが分かった。波長４００ｎｍの光に対する上記記録層の光の吸収率は２４％であった。
上記情報記録媒体を線速３．５ｍ／ｓで回転させ、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５の光ピックアップを用いて９ｍＷの出力でマーク長４００ｎｍマーク間隔４００ｎｍの単一周期マークを記録した。このときのＣ／Ｎをスペクトラムアナライザで測定した。周波数幅の解像度を１ｋＨｚで測定を行ったところ、５０ｄＢであった。
【０１２６】
〔参考例２４〕
参考例２４では、図６に示す情報記録再生装置を作成した。この装置の構成は参考例１０における装置と同様の構成である。情報記録媒体１０は、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｏからなる記録層を有する媒体を用いた。なお、情報記録媒体１は本発明に係る他の光情報記録媒体を適宜採用できる。光ピックアップ２３のレーザーダイオードは、４０５ｎｍの波長の光を発するものを用いた。
【０１２７】
【発明の効果】
本発明においては、記録層にＲ、ＭおよびＯの元素からなる酸化物、またはＸ、ＹおよびＯの元素からなる酸化物を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。また、記録層を酸化物とすることにより保存性に優れた光情報記録媒体を実現できる。
【０１２８】
また、上記光情報記録媒体において、記録層にＲ３Ｍ５Ｏ１２の組成の酸化物、またはＸＹ２Ｏ４の組成の酸化物を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。また、記録層を酸化物とすることにより保存性に優れた光情報記録媒体を実現できる。
【０１２９】
本発明においては、記録層を構成する酸化物が未記録状態では非晶質構造であることにより、記録感度が高い光情報記録媒体を実現できる。
【０１３０】
本発明においては、反射層を設けることにより、記録、再生特性が向上する。また、再生信号強度が大きくなるため高速で記録、再生が可能となる光情報記録媒体を提供できる。
【０１３１】
また、本発明においては、潤滑層を設けることにより、媒体、ヘッド間の潤滑がよくなり耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３２】
さらに、本発明では、反射層として、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３３】
本発明では、基板として、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料を用いることにより、基板と反射層を兼用することができ、そのため強度およびコスト的に有利となり、耐摩耗性、耐衝撃性などに優れた高密度光情報記録媒体を実現できる。
【０１３４】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に対し高密度記録を行うのに適した情報記録方法を提供することができる。また、本発明によれば、上記情報記録媒体に対し極めて感度良く高密度記録を行うこと情報記録方法を提供できる。
【０１３５】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に高密度に記録された情報を良好に再生する情報再生方法を提供することができる。
【０１３６】
また、本発明によれば、上記情報記録媒体に高密度記録を行うことができる情報記録装置／情報記録再生装置を提供できる。また、上記情報記録媒体に高密度に記録された情報を再生できる情報記録装置／情報記録再生装置を提供できる。
【０１３７】
さらに、本発明によれば、短波長の光を用いて高密度記録再生を行う場合にも感度良く記録再生が良好に行われ、近接場光による記録、再生においても耐磨耗性などに優れ良好に高密度記録再生が可能となる情報記録媒体を提供できる。
【０１３８】
また、４００ｎｍから４３０ｎｍの波長の光のに対する記録層の吸収率を１０％以上とすることで、記録の保存性に優れ、強度の高い情報記録媒体を提供できる。
記録層の結晶構造をアモルファス構造とすれば、極めて良好な記録を行うことができる情報記録媒体を提供できる。
記録層の膜厚を５０ｎｍ以下とすれば、感度良く記録可能な情報記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図２】反射層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図３】潤滑層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図４】潤滑層を備えた本発明に係る光情報記録媒体の一構成例を示す断面図である。
【図５】走査型電子顕微鏡による記録部の観察写真である。
【図６】本発明による情報記録再生装置の一構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 記録層
３ 反射層
４ 潤滑層
１０ 情報記録媒体
２０ ディスクドライブ
３０ コントローラー
２１ 信号処理部
２２ サーボ制御部
２３ 光ピックアップ
２４ ディスク駆動部
Claims (9)
- 光照射により記録または再生を行う光情報記録媒体において、記録層が、Ｒ、ＭおよびＯの各元素（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）からなり、波長が４３０ｎｍ以下の光の照射により記録を行うことを特徴とする光情報記録媒体。
- 前記記録層として、Ｒ３Ｍ５Ｏ１２（ただし、ＲはＢｉおよびランタン系列元素より選ばれる一種以上の元素を示し、ＭはＡｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｉｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｌｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｍｏ、ＶおよびＮｂのうちより選ばれる一種以上の元素を示し、Ｏは酸素を示す。）の組成を有する酸化物を用いる請求項１記載の光情報記録媒体。
- 前記記録層を構成する酸化物が、未記録状態では非晶質構造である請求項１から２のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
- 前記光情報記録媒体が、反射層を有する請求項１から３のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
- 前記光情報記録媒体が、潤滑層を有する請求項１から４のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
- 前記光情報記録媒体が、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる反射層を有する請求項１から５のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
- 前記光情報記録媒体の基板が、Ａｌ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｒ、Ｎｂの中から少なくとも一種類の元素またはこれらの元素を含む合金の中から選択される少なくとも一種類の材料からなる請求項１から６のいずれか１項記載の光情報記録媒体。
- 請求項１から７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の記録層の情報を記録する箇所に光を照射し、当該箇所の結晶相、結晶構造および／または形状を、記録する情報に対応する所定の結晶相、結晶構造および／または形状へ変化させる情報記録方法。
- 前記記録層に照射する光の波長を０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項８に記載の情報記録方法。
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