JPH0267181A - 書換え可能な光記録媒体およびその消録法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上のｆ１）用分野 本発明は光で情報の記録、再生、消去を行うデーターフ
ァイルやデジタルオーディオディスクなどに使われる書
換え可能な光記録媒体およびその消録法に関するもので
ある。

従来の技術 近年、光ディスクは高密度、大容量、高速アクセス等の
利点のためにデーターファイル等に応用されつつある。

光ディスクには大きく分けて三つのタイプがある。予め
書き込まれた情報を再生だけするＷＯタイプ、予め書き
込まれた情報に加えて新たな情報を書き込める追記型タ
イプ、書き込みも消去も繰り返し行える書換え可能型タ
イプである。もっともニーズの多いのは書換え可能型タ
イプのもので、本発明もこのタイプに関するものである
。

書換え可能型タイプにも何種類かの方式がある。

レーザー光の熱を利用して光記録媒体に相転移（結晶相
＝アモルファス相）を起こし、光の反射率変化を読み取
る相変化タイプ、キュリー温度以上にレーザー光で磁性
膜を加熱し、磁場の印加によりピットの磁化方向を変え
、カー効果による偏光角変化を読み取る光磁気タイプ、
有機色素の光吸収による吸収波長帯のシフトを利用した
フォトクロミズムタイプ、レーザー光の熱を用いてドー
ム状の隆起を発生させたり消去したりする二層タイプの
もの等がある。

相変化タイプのものは、線速の遅い時に光記録媒体の熱
伝導のためにピットかにじんで大きくなる欠点を持つ。

光磁気タイプは材料コストが高く、光学系も複雑になる
欠点が、またフォトクロミズムタイプでは信号の劣化を
生じる欠点を持つ。本発明は二層タイプに関するもので
ある。

このタイプのものには第１層が金属層もしくは樹脂層、
第２層が形状記憶合金層で構成されたもの（以後、金属
・合金タイプと呼ぶ）と有機色素層、有機色素層からな
る二層で構成されたもの（以後、有機色素二層タイプと
呼ぶ）の二タイプがある。例えば、特開昭５６−１２４
１３６号公報および特開昭６０−６９８４６号公報 以下図面を参照しながら従来の金属・合金タイプのもの
について説明する。

第７図、第８図は金属・合金タイプにおける未記録状態
および記録状態を示したものである。第７図において７
１は基板、７２は金属層もしくは樹脂層、７３は形状記
憶合金層、第８図において８１は空間である。

ガラスもしくは樹脂からなる低線膨張係数の基板７１の
上に、高線膨張係数の金属層もしくは樹脂層７２を形成
し、その」二に形状記憶合金層７３を形成する。

基板と反対側からレーザー光を中パワーで照射し、第１
層の高線膨張係数層を膨張させ、空間８１を形成する。

この時第２層の形状記憶合金層はマルテンサイト変態温
度以下であるため塑性変形する。消去時は高パワーのレ
ーザー光を照射し、第２層をマルテンサイト変態温度以
上にし形状記憶合金の復元力でドーム状の隆起を消去し
よ・うとするものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、記録時に第１層が
基板から離れる際の形状が不安定で、ドーム状の隆起の
大きさがばらつく。また消去時においては基板と第１層
の間の空間が完全になくならず消し残しを生じる。

また第１層に金属層を用いた場合は、記録、消去の繰り
返し時の熱衝撃によって形状記憶合金層がアモルファス
化し、少数回しか消録できない欠点をもつ。

一方有機色素二層タイブにおいては、第１層も第２層も
樹脂から構成されているため、耐熱性が低く７０℃以上
の雰囲気でＣＮ比の極端な劣化を生しる。これは消去の
方法が第１層および第２層の熱変化のみを利用している
ためと考えられる。

本発明は上記課題に鑑み、ピットの大きさが安定で消去
時の消し残しの少ない耐熱性に優れた書換え可能な光記
録媒体およびその消録法を提供するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の光記録媒体は、接着
剤からなる第１層、レーザー光の波長を吸収するを機色
素とバインダーからなる第２層、一方向型形状記憶合金
からなる第３層で構成されたものである。また記録時は
基板側から中パワーのレーザー光を、再生時および消去
時は基板と反対側からそれぞれ低パワーおよび高パワー
のレーザー光を照射して繰り返し消録を行う。

作用 本発明は、上記した構成において、第１層の接着層上に
レーザー光の波長を吸収する有機色素とバインダーから
なる第２層を形成し、この上に平坦な面を有する形状記
憶合金層を形成したものを未記録（初期）状態とする。

記録は中パワーのレーザー光を基板側から照射し、第２
層を第３層形状記憶合金のマルテンサイト変態温度以下
に加熱する。これによって、有機色素とバインダーから
なる第２層は熱膨張し、形状記憶合金からなる第３層を
押上げ塑性変形によってドーム状の隆起を形成する。第
２層の温度が下がった時点でも、第３層が塑性変形した
ためドーム状の隆起はそのまま残る。

再生時は低パワーのレーザー光を基板と反対側から照射
してピット部での反射率の変化を読む。

消去は高パワーのレーザー光を基板と反対側から照射す
ることによって第３層の形状記憶合金層をマルテンサイ
ト変態温度以上に加熱する。この際、有機色素とバイン
ダーからなる第２層は熱伝導率が低いため、第３層との
境界付近のみが加熱され、大きな熱膨張は生じない。そ
のため形状記憶合金の復元力によって、記録されたドー
ム状の隆起からなるピットは平坦となり記録は消去され
る。

記録時にレーザー光を基板と反対側から照射した場合は
、第３層の形状記憶合金層でレーザー光が反射され、ま
た熱伝導率が高いため、高パワーを要しかつピットも大
きくなる欠点を持つ。

本発明で用いられる第１層の接着剤は、シランカップリ
ング剤等の基板と第２層を強く接合するものであり、記
録時や消去時においても第２層が基板から剥離するのを
防ぐものである。

第２層はレーザー光の波長とほぼ同一波長域に吸収帯を
有する有機色素をバインダーに溶かしたもので、有機色
素の働きは記録時にレーザー光をよく吸収し、熱に代え
る働きをするもので、吸収波長帯の変化を生じる必要は
ない。バインダーとしては、線膨張係数が大きく、熱伝
導率の低い材料が要求される。線膨張係数が大きいと少
しの熱でドーム状の隆起（ピット）を形成でき、また熱
伝導率が低いと形成されるピットの大きさが小さく、か
つドーム状の隆起が高くなる。このため小さいレーザー
パワーでＣＮ比の高い信号が得られる。線膨張係数とし
ては５Ｘ１０−’／”Ｃ以上、熱伝導率としては４Ｘ１
０−１Ｗ／ｍ−ｋ以下が望ましい。

第３層は一方向型の形状記憶合金で形成される。

形状記憶合金には三つのタイプがある。ひとつは高温時
だけ形状記憶効果を示す一方向型、もうひとつは加熱・
冷却に伴って形状面は可逆変化が可能だが、形状記憶合
金の復元力の面では加熱と冷却で太き（異なり、実質的
には繰り返し動作しない二方向型、三番目は加熱・冷却
に伴って繰り返し動作可能な全方向型である。（日経メ
カニカル。

ｍ３．　ｖｏｌ　１２６　、Ｐ２Ｏ３（１９８４）参照
）本発明において第３層を形成する形状記憶合金は一方
向型で、マルテンサイト変態温度以上においてのみ形状
が変化し、ドーム状の隆起から平坦な状態に戻るもので
ある。

以上のような構成・動作によって、比較的低パワーのレ
ーザー光で記録、消去ができＣＮ比の高い耐熱性に優れ
た、かつ消し残しも少なく繰り返し消録回数の多い光デ
ィスクが得られる。

実施例 以下、本発明の一実施例の書換え可能な光記録媒体およ
びその消録法について図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例における光記録媒体の断面図を
示すものである。第１図において１）は基板、１２は有
機色素とバインダーの層、１３は形状記憶合金層、１４
は接着剤層である。第２図は記録時の断面図を示すもの
である。第２図において２１は熱膨張した有機色素とバ
インダーの層、２２はピット形成された形状記憶合金層
、２３はレーザー光である。

基板１）としてドライエツチング法で案内溝を形成した
ガラス基板を用いた。この上にプライマーとしてシラン
カップリング剤ＫＢＭ８０３　（信越化学工業株式会社
製）をアセトンに１ｗｔ％溶かしたものをスピンコード
で塗布し、この後１００℃２０分間ベーキングし、接着
剤層１４を形成した。膜厚０．０１μｍ程度であった。

次にこの上に有機色素として７００〜９００ｎｍに吸収
帯を持つテトラデヒドロコリン、バインダーとしてシリ
コンゴ１）を用いて有機色素とバインダーの層１２をス
ビンコ−１・（回転数２００Ｏｒｐｍ　）で形成した。

次にＴ１Ｎｉ系合金をスパック−法でデボし、第１層上
に形状記憶合金層１３を形成した。さらにこれを高周波
加熱法で加熱し、アニールを行った。

膜厚ば０．３μｍであった・ 第１層に用いる接着剤としてはガラス基板に対してはシ
ランカップリング剤やチタネート系、アルミニウム系の
カップリング剤が有効であり、ポリカーボネートのよう
な樹脂基板に対してはチタネート系カップリング剤やＰ
ＶＡ等のゴム系の接着剤が有効であった。

第２層に用いる有機色素としては、エチレン１．２−ジ
チオール系金属（Ｎｉ）錯体、フタロシアニン等のシア
ニン色素、スクワリリウム色素、メヂン系色素、ナフト
キノン系色素、キノンイミン系色素、キノンジイミン系
色素等の近赤外領域に吸収帯を持つ色素が有効であった
。

バインダーとしては、ブチルゴム、エチレンコポリマー
、ブタジェンスチレンゴム投のエラストマーおよびセル
ロースアセテート、ポリスチレン、ポリスルフォンアミ
ド、ポリカーボネート、セルロースナイトレート、各種
アクリレート系樹脂、各種メタクリレート系樹脂等の非
晶系ポリマーが利用できる。

形状記憶合金としてはＴ１Ｎｉ系合金およびＣｕ　　Ｚ
　ｎ　　Ａ　１合金層が利用できる。作製法としてはス
パック−法、ＥＢ法投の真空系薄膜形成法および無電解
メツキ法等が有効である。

本実施例の有機色素とバインダーの層の線膨張係数は１
．２　Ｘ　１０−’／　’Ｃで熱伝導率は１．４Ｘ１０
−ＩＷ／ｍ・ｋであった。シリコンゴムの軟化温度は室
温以下で、Ｔ１Ｎｉ系合金のマルテンサイト変態温度は
９０℃付近であった。

このような構成の光記録媒体を線速１．４ｍ／ｓｅｃで
回転させ、半導体レーザー光２３（波長８３０ｎｍ）を
３．２ｍＷのパワーで基板側から照射し記録を行った。

レーザーの照射によって、第２層の有機色素とバインダ
ーの層はレーザー光を吸収して熱くなり、熱膨張した有
機色素とバインダー層を生じる。この際第３層の形状記
憶合金層は、マルテンサイト変態温度以下であるため、
第２層の熱膨張によって冷却状態で強制的にドーム状の
隆起（ピット形成された形状記憶合金層２２）を生成し
、塑性変形であるため温度が下がってもドーム状の隆起
は固定される。

再生はレーザーのパワーを１．ＯｍＷで基板と反対側か
ら光を投入して反射光の強度変化を読みだした。第３図
に記録パワーと再生時のＣＮ比の関係を示す。線速１．
４ｍ／ｓｅｃでは記録パワー４ｍＷ程度が最適で、ＣＮ
比は約５６ｄＢとなることがわかった。

消去はレーザーパワーを６ｍＷで、基板と反対側から照
射を行った。これによって形状記憶合金層の温度はマル
テンサイト変態温度を越し、平坦な元の形状に戻った。

繰り返し消録回数は、テトラデヒドロコリンとシリコン
ゴムの系において１０４回以上となり、金属・合金タイ
プや有機色素二層タイプのものに比べて繰り返し性に優
れていることが分かった。これは第２Ｎの熱伝導率が低
いため形状記憶合金層が徐冷され結晶層が破壊されない
ためと考えられる。

第４図に完成した光ディスクの断面図を示す。

第４図において４１は光記録媒体、４２はエアーギャッ
プ、４３は保護基板、４４はセンター穴である。前記の
ような方法で第１層、第２層、第３層からなる光記録媒
体４１を形成したディスクに耐久性向上のため、エアー
ギヤツブ４２を介してポリメチルペンテンからなる保護
基板４３を接合した。この光ディスクを８０℃８０％Ｒ
Ｈの加速試験にかけたところ、ｔｏｏｏ時間でもＣＮ比
の劣化は認められなかった。

従来の有機色素二層タイプでは、７０℃雰囲気でＣＮ比
が太き（劣化するのに比べ耐熱性、耐久性に優れている
ことがわかった。

本発明においては第２層の線膨張係数および熱伝導率が
各々ＣＮ比および記録密度、消録回数に寄与する。

第５図に第２層の線膨張係数とＣＮ比の関係、第６図に
第２層の熱伝導率と記録ピット径の関係を示す。第５図
より線膨張係数としては５Ｘ１０−’／℃以上、また第
６図より熱伝導率は４Ｘ１０−１Ｗ／ｍ・ｋ以下が望ま
しいことがわかる。本実施例において記録時にレーザー
光を基板と反対側から照射しても記録パワーが少し大き
くなり、若干のＣＮ比の低下を生じるが使用の可能性は
ある。

以上のように第２層として高線膨張係数、低熱伝導率が
有機色素とバインダーを用い、第３層として一方向型形
状記１９合金層を用いることによって、高ＣＮ比で繰り
返し消録回数の多い、耐熱性、耐久性に優れた光ディス
クが得られた。

発明の効果 以上のように本発明は、高線膨張係数、低熱伝導率の有
機色素とバインダーからなる第２層とこの層を基板と強
く接合する接着剤層（第１層）と一方向型形状記憶合金
からなる第３層で構成されており、高ＣＮ比で繰り返し
消録回数が多く、消し残しも少ない。また耐熱性、耐久
性にも優れた光ディスクを提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における光記録媒体の断面図、
第２図は記録時の断面図、第３図は記録パワーと再生時
のＣＮ比の関係図、第４図は完成した光ディスクの断面
図、第５図は第１層の線膨張係数とＣＮ比の関係図、第
６図は第１層の熱伝導率と記録ピット径の関係図、第７
図、第８図は金属・合金タイプにおける未記録状態およ
び記録状態を示す断面図である。 １）・・・・・・基板、１２・・・・・・有機色素とバ
インダーの層、１３、形状記憶合金層、１４・・・・・
・接着剤層、２１・・・・・・熱膨張した有機色素とバ
インダーの層、２２・・・・・・ピット形成された形状
記憶合金層、２３・・・・・・レーザー光、４１・・・
・・・光記録媒体、４２・・・・・・エアーギャップ、
４３・・・・・・保護基板、４４・・・・・・センター
穴。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名／ｆ−−−
基板 ｔｚ−７Ｒ”夛（４７！、桑乙バーインターの１）８−
形状記憶合金層 １４一種層−ＩＰＩ層 第１図 ２１・−書５飛岐Ｈ艷した有１町色索しくインターの層
第 図 ４ｆ−光釦録謀伴・ （−エアー千づラフ９ 第 図 多端）膨テ乞ｉイ斤、４おζ、　（／’（、）第 図 りさイ云導ｊ四　（ＷｋＬ　Ｋ）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に接着剤層を第１層として有し、その上に
   有機色素とバインダーからなる第２層を設け、さらにそ
   の上に形状記憶合金からなる第３層を設けたことを特徴
   とする書換え可能な光記録媒体。
2. （２）第３層の形状記憶合金が一方向型である請求項（
   １）記載の書換え可能な光記録媒体。
3. （３）第３層の形状記憶合金のマルテンサイト変態温度
   が有機色素とバインダーからなる第２層の軟化温度より
   高いことを特徴とする請求項（１）記載の書換え可能な
   光記録媒体。
4. （４）第３層の形状記憶合金の表面が未記録状態では平
   坦であることを特徴とする請求項（１）記載の書換え可
   能な光記録媒体。
5. （５）第２層の有機色素の吸収波長が使用するレーザー
   の波長とほぼ一致していることを特徴とする請求項（１
   ）記載の書換え可能な光記録媒体。
6. （６）有機色素とバインダーからなる第２層の線膨張係
   数が５×１０＾−＾５／℃以上で、熱伝導率が４×１０
   ＾−＾１Ｗ／ｍ・ｋ以下であることを特徴とする請求項
   （１）記載の書換え可能な光記録媒体。
7. （７）第２層の熱膨張による記録と第３層のマルテンサ
   イト変態における形状変化によって消去する書換え可能
   な光記録媒体の消録法。
8. （８）三層からなる光記録媒体に中パワーのレーザー光
   を照射して、第２層の有機色素とバインダーからなる層
   を加熱する。第２層は加熱によって熱膨張を生じドーム
   状の隆起を第３層に作り、塑性変形しピットを形成、記
   録を行う。再生時は低パワーのレーザー光をあてて行い
   ピットの形状変化を起こさせない。消去時は前記ドーム
   状のピットに高パワーのレーザー光を照射して、第３層
   の形状記憶合金のマンテンサイト変態温度以上に温度を
   上げ、形状記憶合金が元の形状に戻ろうと第２層を押し
   下げる応力を利用してピットを消去する書換え可能な光
   記録媒体の消録法。
9. （９）記録時に有機色素とバインダーからなる第２層が
   第１層の接着剤を介して基板と接合していることを特徴
   とする請求項（７）書換え可能な光記録媒体の消録法。
10. （１０）記録時には基板側から中パワーのレーザー光を
    、また消去時には基板と反対側から高パワーのレーザー
    光を照射することを特徴とする請求項（７）記載の書換
    え可能な光記録媒体の消録法。