JPS6192436A - 光デイスク装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、多量の情報を記録、再生する光ディスク装置
に係シ、特に書換えを必要とするメモリとして使用する
に好適な光ディスク装置に関する。

〔発明の背景〕

サブミクロンオーダに集光したレーザ光を用いて情報を
記録媒体に高密度に記録し、かつ再生する装置は、映像
や音声などの大容量の情報を記録でき、今後の情報化社
会には不可欠な装置になると予想される。このような光
記録再生装置Ｋ例えば、光ディスク装置がある。光ディ
スク装置には、（１）再生専用形、（２）追記形、（３
）書換え可能形、の３つの形態があり、再生専用形、追
記形ははｙ実用の段階に達している。

一方、一度記録した情報を簡単に消去し新しい情報を記
録することのできるいわゆる書換え可能形は、未だ確立
された方法がない。このため、テープレコーダと同程度
の手軽さで記録、再生、消去のできる光記録、再生装置
について活発に開発が進められている段階である。

この課題を達成し得る記録媒体としてレリえば、特公昭
４７−２６８９７号では、非晶質半纏体を記録材料とす
ることを提案している。ところが、非晶質状態は本質的
に安定な状態とは言えず、放置すると結晶化の傾向を示
し、長期的なメモリには適さなかった。

〔発明の目的〕

以上のことから本発明においては、非晶質状態とならな
いｇＵ規の物質を記録媒体として使用するとともに、こ
の新規の記録媒体に適した光ディスり装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の新規の記録媒体は記録の前後で結晶−結晶量転
移をする金属又は合金（以下単に積晶間転移合金という
ことにする。）を記録媒体として使用する。ここで、記
録は高出力短パルスの光照射で、消去は低出力長パルス
の光照射で実現するが、安定な記録、消去特性を得るた
めには、記録と消去パワーには一定の関係が必要である
。ここでは、記録媒体の反射率の特性から記録消去パワ
ーを求める方法を明らかにした。

〔発明の実施例〕

まず、新規の記録媒体の合金組成、ノンバルクとその製
造法１組織１％性、用途について説明する。

（合金組成） 本発明の結晶量転移合金は、高温及び低温状態で異なっ
た結晶構造を有するもので、高温からの急冷によってそ
の急冷された結晶構造が形成される。更に、この急冷さ
れて形成された相は所定の温度での加熱によって低温状
態での結晶構造に変化する。このように面部からの急冷
によって低温での結晶構造と異なった結晶構造を得るた
めの冷却速度として１０２Ｃ／秒以上又は、１０３Ｃ／
秒以上で、この上うな結晶構造の変化が生じるものが好
ましい。

本発明の結晶間転移会金は、周期律表のｌｂ族元素の少
なくとも１謹と［ｂ族、［ｌｂ族、ｙｂ族及びｙｂ族元
素から選ばれた少なくとも１種との合金からなるものが
好ましい。これらの付会のうち、銅を主成分とし、Ａｔ
、Ｑａ、Ｉｎ、Ｇｅ及び３ｎとの合金が好ましく、更に
これらの合金に第３元素としてＮｊ、Ｍｎ、Ｆｅ及びＣ
ｒを含む合金が好ましい。

−また、銀を主成分とし、Ａｔ、Ｃｄ及び７．ｎを含む
合金が好ましく、更にこれらの合金に第３元素としてＣ
ｕ、Ａｔ、ＡＵを含有する合金が好ましい。

金を主成分とし、Ａｔを含む合金が好ましい。

本発明合金は前記ｌｂ族元素とｌｌｂ族、ｌ［ｂ族、■
ｂ族及びｙｂ族元素との金属間化合物□を有するものが
好ましい。

（ノンバルクとその製造法） 本発明の結晶量転移合金は反射率の可変性を得るために
材料の加熱急冷によって過冷相を形成できるものが必要
である。高速で情報の製作及び記憶させるには材料の急
熱急冷効果の高い熱容量の小さいノシパルクが望ましい
。即ち、所望の微小面積に対して投入されたエネルギー
によって実質的に所望の面構部分だけが深さ全体にわた
って基準となる結晶構造と異なる結晶構造に斐り得る容
積を持つノンバルクであることが望ましい。従って、所
望の微小面積によって高密度の情報を製作するには、熱
容量の小さいノンバルクである箔、膜、ＭＢ線あるいは
粉末等が望ましい。記録密度として、２０メガビット／
ｃｒＩＫ以上となるような微小面積での情報の製作には
０．０１〜０．２μｍのＪ漢厚とするのがよい。一般に
金属間化合物は塑性加工が薙しい。従って、箔、膜、細
線あるいは粉末にする手法として材料を気相あるいは液
相がら直接急冷固化させて所定の形状にすることが有効
である。これらの方法には１）ＶＤ法（蒸着、スパッタ
リング法等）、ＣＶＤ法、溶湯を高速回転する高熱伝導
性を有する部材からなる。特に金属ロール円周面上に注
湯して急冷凝固させる溶湯急冷法、電気メッキ、化学メ
ツ中法等がある。膜あるいは粉末状の材料を利用する場
合、基板上に直接形成するか、塗布して基板上に接着す
ることが効果的である。塗布する場合、粉末を加熱して
も反応などを起こさないバイ／ター−がよい。また、加
熱による材料の酸化等を防止するため、材料表面、基板
上に形成した膜あるいは塗布層表面をコーティングする
ことも有効である。

箔又はａ巌は溶湯急冷法によって形成するのが好ましく
、厚さ又は直径０．１　ｗ以下が好ましい。

特に０１１μｍ以下の結晶粒径の箔又は細線を製造する
には０．０５ｗ以下の厚さ又は直径が好ましい。

粉末は、溶湯を気体又は液体の冷媒とともに噴霧させて
水中に投入させて急冷するアトマイズ法によって形成さ
せることが好ましい。その粒径は０．１１以下が好まし
く、特に粒径１μｍ以下の超微粉が好ましい。

膜は前述の如く蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ電気メッ
キ、化学メッキ等によって形成できる。

特に、０．１μｍ以下の膜厚を形成するにはスノくツタ
リングが好ましい。スパッタリングは目標の合金組成の
コントロールが容易にできる。

（組啼哉） 本発明の結晶量転移合金は、高温及び低温において異な
る結晶構造を有し、高温からの急冷によって高温におけ
る結晶構造を低温で保持される過冷相の組成を有するも
のでなければならない。高温では不規則格子の結晶構造
を有するが、過冷相は一例としてｃｓ−ｃｔｍあるいは
Ｄ　Ｏｓ型の規則格子を有する金属間化合物が好ましい
。光学的、性質を太きく変化させることのできるものと
して本発明合金はこの金属間化合物を主に形成する合金
が好ましく、特に合金全体が金属間化合物を形成する組
成が好ましい。この金属間化合物は電子化合物と呼ばれ
、荷に３／２眠子化合物（平均外殻電子濃度ｅ　／　ａ
が３／２）の合金組成付近のものが良好である。

また、本発明の結晶間転移会金は固相変態、たとえば共
析変態又は包析変態を有する合金組成が好ましく、その
合金は高温からの急冷と非急冷によって分光反射率の差
の大きいものが得られる。

本発明合金は超微細結晶粒を有する合金が好ましく、特
に結晶粒径は０．１μｍ以下が好ましい。

即ち、結晶粒は可視光領域の波長の１直より小さいのが
好ましいが、半導体レーザ光の波長の値より小さいもの
でもよい。

（特性） 本発明の記録材料は、可視光領域における分光反射率を
同−幌１建で少なくとも２稙類形成させることができる
。即ち、高温からの急冷によって形成された結晶構造（
組５ｌｋ）ｅ有するものの分光反射率が非急冷によって
形成された結晶構造（組織）を有するものの分光反射率
と異なっていることが必要である。

また、急冷と非急冷によって得られるものの分光反射率
の差は５Ｊ以上が好ましく、特に１０％以上有すること
が好ましい。分光反射率の差が大きければ、目視による
色の識別が容易であり、後で記載する各種用途において
顕著な効果がある。

分光反射させる光源として、電磁波であれば可視光以外
でも便用可能であり、赤外線、紫外線なども使用可能で
ある。

本発明の結晶量転移合金のその他の特性として、電気抵
抗率、光の屈折率、光の偏光率、光の透過率なども分光
反射率と同様に可逆的に変えることができ、各種情報の
記録、記録された情報を再生することに利用することが
できる。

分光反射率は合金の表面あらき状態に関係するので、前
述のように少なくとも可視光領域において１（１以上有
するように少なくとも目的とする部分において鏡面にな
っているのが好ましい。

（用途） 本発明の結晶量転移合金は、加熱急冷によって部分的又
は全体に結晶構造の変化による電磁波の分光反射率、′
電気抵抗率、屈折率、偏光率、透過率等の物理的又は電
気的特性を変化させ、これらの特性の変化を利用して情
報の記録用素子に使用することができる。

情報の記録の手段として、電圧及び電流の形での電気エ
ネルギー、電磁波（可視光、輻射熱、赤外線、紫外線、
写６．用閃光ランプの光、電子ビーム、陽子線、アルゴ
ンレーザ、半導体レーザ等のレーザ光線、高電圧火花放
電等）を用いることができ、特にその照射による分光反
射率の変化を利用して光ディスクの記録媒体に利用する
のが好ましい。光ディスクには、ディジタルオーディオ
ディスク（Ｄ　Ａ　Ｉ）又はコンパクトディスク）、ビ
デオディスク、メモリーディスクなどがあり、これらに
使用可能である。本発明合金を光ディスクの記録媒体に
使用することにより再生専用型、追加記録型、書換型デ
ィスク装置にそれぞれ使用でき、特に４ｊＦ換型ディス
ク装置においてきわめて有効である。記録方法はエネル
ギーを断続的にパルス的に与えるやシ方又は連続的に与
えるやり方のいずれでもよい。前者ではディジタル信号
として記録できる。

本発明者等は、この本発明の結晶量転移合金について穐
々の実験を行ない、光ディスク装置に使用することを意
図して記録前と記録後とで光の反射率がどのように変化
するかを調べてみた。具体的にどのようにして結晶量転
移合金を作成し、その特性がどのようであったか等につ
いては本発明者等の出願した特願昭！５Ｙ−４２０７９
号に詳しく述べたので説明を省略することとし、第２図
にその典型的−列を示す。この図でａが記録前、ｂが記
録後を表わす。光ディスク装置はこの特性を利用するも
のであり、ｆｌＪえば７００　（ｎｍ）の波長の光ビー
ムを用い、記録された所に光が当ったときの反射量と、
記録されない所に光が当ったときの反射量の差罠応じて
情報の有無を判定するものである。この図から明らかな
ように、記録するときはＣのように反射率が大きくなり
、消去するとべはｄのように反射率が小さくなろう ところで、この結晶量転移合金が情報を記録しあるいは
消去するためには、第３図に示すような温度θ１　、θ
２まで加熱されねばならない。つまり、記録するときは
、ｉｔ、Ａ度θ１以上に記録媒体が加熱されその抜法や
かに冷却されることが必要であり、消去するときは温度
６２以上であって温度０１以下の状態で十分な量のエネ
ルギーを記録媒体が受けることが必要である。

例えば７００（ｎｍ）の波長を使用すると第４図のよう
に記録するとき釦は記録完了により反射重大（吸収基低
）となり急冷されることとなり、このことはむしろ好ま
しい。ところが消去するときには、消去が完了したと同
時に反射率が低下（吸収率増大）するために急速に加熱
され、記録のための最低温度θ璽を越えてしまって再蒼
き込みされてしまうという可能性がある。消去の時間を
短縮するためにはパターン■よりもパターンＨのほうが
望ましいわけであるが、このことは消去の際に誤ってＰ
ｌｍ込みしてしまう可能性を大きくすることであり、必
然的に高速消去できないということになる。

従って、消去１１．７には、パワーに制限が必要となる
。すなわち、消去開始時の反射率をＲｗ、消去終了後の
反射率をＲｚとし、消去パワをＰとすると消去終了＠は Ｐ（ＩＲｗ）中ＭＣθ、　　　　　　・・−・−・・・
・（１）が成シ立ち、消去終了後は、 Ｐ（ＩＲｚ）キＭＣ０ｆｉ　　　　・・・・・・・・・
（２）が成り立つ。ここで、Ｍは、レーザ被照射部の記
録媒体の質量、Ｃは、比熱、θ４．θ、は消去前後の温
度を示している。

ここで、消去ができ、かつ、再書込みを防止するために
は、 θ２くθ１．θ、くθｌ　　　　・・・・・・・・・（
３）が成り立つ必要がある。従って、これを満足するた
め、レーザパワＰの条件は、 どなる。一方、θ、は大きければ大きい程、消去に要す
る時間を短縮できるので、レーザパワＰはＭＣθｌ／（
ＩＲｉ：）未満でできるだけ大きく選ぶのが良いと言え
る。

以下、本発明の光ディスク装置構成についての一実施例
を第５図によシ説明する。８ｉ４５図の光ディスク装置
１では、少なくとも２つ以上のレーザビームを発するレ
ーザ光源系１０を持ち、ビームスプリッタ２ｏを介して
、ディスク支持系５ｏで支えられたディスク４ｏを照射
することにより、ディスク盤上の記録内容の変更（記録
あるいは消去）あるいは読出しを行ない、検出器３ｏで
信号を再生する。

第１図は、本開明を実現するために、消去ビームの出力
値に制御器を設けた場合はレーザ光源系１０の概要を示
したものである。記録用レーザ１２は制御器１１で強度
変調される。又、消去用のレーザ１６は、制御器１３で
強度変調されるが、前述の如く消去パワーには制限が設
けらバる。す７なわ、ち、ブロック１４では、次式に従
って消去パ（クーの制限値をＦｉｔ↑１．シ、低値選択
器１５でブロック１３とブロック１４の出方の低い方を
選択し、レーザ１６へ与える。又、合波器１５はレーザ
１２及び１６の出力を合流するものである。

第６図は本発明によるとき記録媒体上の温度がどのよう
に変化するかを示したものであり、記録するときは記録
完了後に反射重大（吸収率小）となり、急激に温度低下
する。又、消去の際もパワに制限が加えられているため
、再書込みきれてしまうことは無く、消去時の記録媒体
上の温式を、限界ぎりぎりまで記録温度θ１に近づける
ことができるということであり、高速消去を可能とする
ことを意味する。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば新規の物質
を記録媒体として使用しかつこれに適した光ディスク装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す光ディスク装置のレー
ザ駆動制御基本原理図、第２図は、本発明で使用する記
録媒体の典型的な特性例、第３図は、記録消去の原理図
、第４図は、記録消去した場合の温度特性図、第５図は
、本発明の光ディスク装置構成の一実施例であり、第６
図は、本発明による記録消去時の温度特性図である。 １・・・光ディスク製画、１０・・・光源系、１１・・
・記録用レーザ制御器、１２・・・記録用レーザ、１３
・・・消去用レーザ制御器、１４・・・消去パワ制限値
計算器、１５・・・低値選択器、１６・・・消去用レー
ザ、１７・・・合波器、２０・・・ビームスプリッタ、
３０・・・光検出第　？　口 波＋（箕幻 筋　３　巳 的　４　目 贋−ら　　　　〔］ ｑ　ｒ５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光ビームによる加熱により、結晶と結晶間で相転移
   を行ない情報を記録、消去する金属又は合金を用いる光
   ディスク装置であつて、消去用光ビーム照射パクを前記
   金属又は合金からの光の反射率の関数で決めたことを特
   徴とする光ディスク装置。