JPS63136338A - 消去可能な光学的データ記憶媒体とその構築方法 - 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】 本発明は消去可能な光学的データ蓄積媒体、特に異なる
光学的性質および熱機械的性質のゾーンを有する一体化
記録層（ｉｎｔｅｇｒａｌ　ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　１ａ
ｙｅｒ）を含むような媒体に関連し、またそのような媒
体を構成する方法に関連している。

過去１０年の間、光学的データ記録および蓄積の技術の
分野で非常に大きな関心と開発の努力が存在しており、
これは主として蓄積容量及び記録寿命を含んでそのよう
な技術が磁気データ技術以上のものを提供する著しい利
点があるからである。

光学的データ技術が磁気データ記録および蓄積技術に未
だ取って代らない１つの理由は、効率的で信頼性があり
かつ経済的な消去可能な光学的データ蓄積媒体を欠いて
いることである。

すべての光学的データ蓄積媒体は実質的に多層構造を含
んでいる。しかし、媒体のすべての層が媒体中のデータ
をアクティブに記録しあるいは消去することを実際に含
んでいるわけではない。大抵の媒体は支持基板あるいは
保護用オーバーレイとして非アクテイブ層を含んでいる
。いくつかの光学的データ蓄積媒体は単一のアクティブ
層あるいは記録層を有しているが、他の媒体は２つある
いはそれ以上のアクティブ層もしくは記録層を有してい
る。

本質的なことだが、媒体の構造はその媒体中のデータの
記録および消去に使用されている方法に関係している。

例えば、２重アクティブ記録層を有する媒体は典型的に
は１つの金属層と１つの有機層を有している。そのよう
な媒体に関連する方法は、それに隣接する有機層が蒸発
するまで金属層を加熱すること、媒体中で光学的に検出
可能なりレータ−（融蝕性［ａｂｌａｔｉｖｅ　ｍｅｔ
ｈｏｄ　］　）あるいは光学的に検出可能なバブル（多
孔法（ｖｅｓｉｃｕｌａｒｍｅｔｈｏｄ）　）のいずれ
かを形成することを含んでいる。上に説明されたタイプ
の媒体はコルネット（Ｃｏｒｎｅｔ）の米国特許第４．
４０４．６５６号、第４．５７７、２９１号、第４．３
９８．２０３号で開示されている。

関連する媒体はレーザーから熱を吸収し、かつクレータ
−のような耐蝕的変形あるいはバブルのような多孔的変
形を媒体中に形成するために金属層よりむしろ染色され
た光吸収層を使用している。

このタイプの媒体はマフィッ）　（Ｍａｆｆｉｔ）の米
国特許第４．４３０．６５９号およびベル（Ｂｅ１１）
の米国特許第４、２８５．０５６号、第４．３００．２
２７号に開示されている。

出願人の譲受人によって出願された係属中の特許出願は
非融触的、非多孔的技術で使用する２重記録を有する構
造を開示している。米国審査便覧（ＭＰＥＰ）　６０８
．０１　（Ｐ）の規定によって、承継人を共通とする米
国特許出願第５２８．８１３号はそこに含まれた従前の
技術の記載、すなわちデータの記録、消去についてそこ
に開示された方法およびデータの記録、読取り、消去に
ついてそこに記載されたシステムを描写する特別の注意
を参考のために引用している。承継人を共通とする従前
の出願で開示された媒体は２つの個別の重合体層、すな
わち膨張層（ｅｘｐａｎｓｉｏｎ　１ａｙｅｒ）　　と
オーバーレイする保持層（ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ　１ａｙ
ｅｒ）を用い、各層は異なる光学的性質、熱機械的性質
を有している。この媒体に関連する方法は媒体中の光学
的に検出可能な変形の形でデータを選択的に記録あるい
は消去するために１つの層あるいは他の層を選択的に加
熱し、かつ異なる熱機械的性質を持つ２つの層の使用を
含んでいる。さらに特定すると、記録のために、加熱さ
れた膨張層は保持層を押しかつ粘弾性的に変形し、それ
により保持層によって正しい位置に保持される光学的に
検出可能でありかつ可逆的な変形を形成している。消去
ために、保持層はそのガラス遷移温度以上に加熱され、
かつ弾性的に応力の与えられた膨張層によって元の形態
に引き戻されている。

単一のアクティブ層を有する媒体に対して、ホウ（Ｈｏ
ｗｅ）の米国特許第４．３３６．５４５号および第４．
３６０゜９０８号で開示されているように、アクティブ
層中の光学的に検出可能なビットあるいはクレータ−を
形成するために、アクティブ層の一部分を焼き切る融触
的技術がしばしば使用されている単一の記録層を有する
媒体に関連する他の方法は、ライリス（Ｗｉｌｌｉｓ）
の米国特許第４．２６４．９８６号右よび太田（Ｏｈｔ
ａ）の米国特許第４．２７８．７３４号で開示されたよ
うなアクティブ層の光学的密度の変化を含んでいる。

融触的技術あるいは多孔的技術で使用されるよう適応さ
れているデータ蓄積媒体は、蒸発するかあるいは状態を
変化するまで媒体の一部分を加熱する方法を含んでいる
から、一般には消去可能でない。２つあるいはそれ以上
のアクティブな層もしくは記録層を使用する媒体は一般
に作成するのが困難でありかつ費用が掛り、そして記録
と消去のステップの間にアクティブ層がお互いにボンド
されたままであることを保証するという固有の問題を有
している。

本発明の改良された光学的データ蓄積媒体は上述のいく
つかの問題に打克っている。典型的な実施例によると、
本発明の消去可能な光学的データ蓄積媒体は少なくとも
２つのゾーンの異なる光学的性質および熱機械的性質を
有する単一の一体化材料のデータ記録層を含んでいる。

典型的な媒体は支持基板上に均質材料のほぼ一様な層を
形成し、引続いて残りの材料より異なる光学的性質およ
び熱機械的性質を有する材料内にゾーンを形成するよう
に層の表面領域を処理することにより構成されている。

この層は下にある材料より異なる性質を有する層中にゾ
ーンを形成するために溶剤、染料あるいは熱、あるいは
その組合せによって処理される。

ここで開示された媒体は消去可能であるように適応され
、従って非融触的、非多孔的方法を用いている。

従って、本発明の主な目的は改良された消去可能光学的
データ蓄積媒体を与えることである。

本発明の別の目的は異なる光学的性質のゾーンをそこに
含む単一の一体化材料の記録層を含むような媒体を与え
ることである。

本発明に関連する目的はそのようなゾーンが異なる熱機
械的性質を有するような媒体を与えることである。

本発明に関係する目的は非融触的、非多孔的記録方法に
よって使用されるよう適応される媒体を与えることであ
る。

本発明に関係する目的は媒体の層を共にボンドする問題
を避けるような媒体を与えることである。

本発明の他の目的はそのような媒体を構成する方法を与
えることである。

本発明の別の目的は異なる光学的性質および熱機械的性
質のゾーンを形成するように単一の一体化材料の層を処
理する方法を与えることである。

本発明の前述の目的、特徴および利点は添付図面を参照
した本発明の以下の詳細な説明の考察に基いて容易に理
解されよう。

第１図を参照すると、単一の一体化材料Ｉ４の単一アク
ティブ層あるいは記録層１１を有する本発明の光学的デ
ータ蓄積媒体１０の典型的な実施例は、代表的にはガラ
スあるいはプラスチックあるいはアルミニウムである基
板１２の上に支持され、かつボンドされるように示され
ている。この記録ゾーンは２つのゾーン、すなわち上側
保持ゾーン１６と基板に近接した下側膨張ゾーン１８を
含み、そのようなゾーンは異なる光学的性質と熱機械的
性質を有している。膨張ゾーンはこのゾーン中の材料の
膨張が媒体中の光学的に検出可能な変形を形成するので
そのように名付けられている。保持ゾーンは膨張ゾーン
によって形成された光学的に検出可能な変形を維持する
ようにそれが適応されかつ構成されているのでそのよう
に名付けられている。

媒体とそのゾーンの特性と性質およびその中にデータを
記録し、消去する方法を説明する助けとして、帯状の一
体化記録層を有するような媒体を構成するプロセスを議
論することが役に立つであろう。

本発明の典型的な媒体は基板１２上に重合体材料１４の
溶液流延層（ｓｏｌｖｅｎｔ−ｃａｓｔ　１ａｙｅｒ）
１１を堆積し、かつ重合体材料中に保持ゾーン１６を形
成することによって構成され、その重合体材料は膨張ゾ
ーン１８を作り上げるところの下にある重合体材料に比
べてより高い弾性率を持っている。保持ゾーンは下にあ
る膨張ゾーンに比べて異なる波長の付近に中心の置かれ
た光を選択的に吸収あるいは透過するよう適応された異
なる光学的性質をまた有する。

保持ゾーンの他の代表的性質は膨張ゾーンより実質的に
高いガラス遷移温度を有することである。

保持ゾーンは溶液、染料および／または注型・硬化条件
（ｃａｓｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｕｒｉｎｇｃｏｎｄｉｔ
ｉｏｎ）の適当な選択によって形成されよう。典型的な
構成プロセスは単一層１１を具える材料１４の表面領域
から第１染料を浸出し、かつ適当な溶剤と技術を用いて
材料の表面領域中に第２染料を選択的に拡散することを
含んでいる。これは第２染料で染色された表面ゾーンを
有する材料の単一の一体化層と第１染料で染色された下
にあるゾーンを形成し、それにより一体化材料の層内に
２つの光学的ゾーンを形成する。

染料は選択された波長の付近で狭い波長帯の光を吸収す
るよう選択されている。代表的には、光エネルギは光源
に最も近い材料の部分て吸収される。約６３％の光が材
料の１つの「浸透厚（ｓｋｉｎ　ｄｅｐｔｈ）」で吸収
される。本発明では、材料の浸透厚は特定の波長、染料
および材料の関数である。

第１染料は第１波長の付近に中心を置かれた狭い波長の
光を吸収するよう選ばれている。第１染料が溶剤によっ
て材料の層の表面領域から浸出されると、表面領域の光
学的特性は第１波長における実質的な吸収光から第１波
長における実質的な透過光まで変化される。従って、媒
体が第１波長の光に露光される場合、保持ゾーンは下に
ある膨張ゾーンまでを通して光を透過する。第１染料が
なお膨張ゾーンに維持されているから、膨張ゾーンの材
料は材料の１つの浸透厚で光エネルギを吸収し、加熱さ
れる。

第２染料は適当な溶剤によって材料の表面領域（そこか
ら第１染料は浸出されてしまう）に拡散され、保持ゾー
ンが第２波長の付近に中心の置かれた狭い波長帯で光を
吸収するようにする。このようにして、２つの光学的ゾ
ーンが材料中に形成され、各ゾーンは異なる波長の光を
吸収するよう適応された。この点で、承継人を特徴とす
る特許出願第５２５，８１３号で開示されたように、多
重アクティブ層を有する代表的な媒体における如くゾー
ン間のインターフェース２０は分離しているよりむしろ
拡散していることに注意すべきである。ゾーンの光学的
性質と熱機械的性質は各ゾーンの厚さにわたって一様と
考えられず、層の深さ全体にわたって傾斜されているよ
うに具えられていることをまた理解すべきである。

第１染料を浸出し、そして第２染料を拡散するために適
当な溶剤を使用することは、保持ゾーンに対応して材料
中に表面領域を形成するためにまた役立っている。溶剤
が蒸発すると、表面領域の分子構造は著しく変り、保持
ゾーンの弾性率を増大する。染料浸出ステップおよび染
料拡散ステップにおける溶剤の適用は材料の表面領域を
膨張させる。溶剤が追出されるかあるいは蒸発すると、
膨張は収まるが、しかし表面領域の分子構造は変化され
る。このプロセスによって形成された保持ゾーンが元の
材料に比べて数倍の弾性率を有することが評価される。

このプロセスはまた保持ゾーンのガラス遷移温度を上昇
する効果を有している。

材料の配合の１例を表１に示す。

表１　材料の配合 ウレタン　１００ｐｈｒ　　モートンティオコルーソリ
タン１１３（Ｍｏｒｔｏｎ　　Ｔｈ＋ｏｋｏｌ）　　　
　　　　（Ｓｏｌｉｔｈａｎｅ）硬化剤Ａ　　７．３ｐ
ｈｒ　　モートンティオー１　ルーＣ１１３−３００硬
化剤Ｂ　　１３．２ｐｈｒ　　ＴＩＰＡ　　（）リイソ
プロパノルアミン）染Ｒ３Ｏｐｈｒ　　サントス−サビ
ニル　ブルーＲＬＳ（Ｓａｎｄｏｚ−３ａｖ＋ｎｙｌ　
Ｂｌｕｅ）溶剤　　２００ｐｈｒ　　メチル　エチル　
ケトン上に示された配合が共に混合され、スピンコーテ
ィング装置にマウントされた基板上でかき廻される前に
０．２μｍの膜を通してフィルタされた。

その上でかき廻された材料を持つ基板は１０秒だけ９０
０ｒｐｍでスピンされ、その結果のコートされた基板は
基板上で約６．０　μｍの厚さを持つ青く染色されたウ
レタン材料の一様の層を形成するために１６時間１００
℃でオーブンにおいて硬化された。青く染色された材料
はＬｌ　（波長６３３ｎｍの光）に対して約１．０　μ
ｍ、そしてＬ２　（波長４８８ｎｍの光）に対して約１
０．０μｍの浸透厚を有した。

硬化のあと、コートされた基板はスピンコーター上に戻
され、そして塩化メチレン中の赤い染料（サントス　サ
ビニル　スカーレットＲＬＳ　ｌ：５ｎｄｏｚＳａｖｉ
ｎｙｌ　５ｃａｒｌｅｔ　ＲＬＳ　）　）の４％溶液が
３０秒間５０００ｒｐｍでスピンニングして、コートさ
れた基板上に計量分配された。コートされた基板は次に
すべての溶剤が蒸発されたことを保証するために短い時
間（約１時間）６０℃でオーブン中に置かれた。

青く染色されたウレタン層上への赤い染料と溶剤の適用
はウレタン層の表面領域で赤い染料から青い染料への「
交換（ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ）　Ｊの効果を有している
。青い染料からの浸出と赤い染料への拡散は２つの別々
のステップで行なうこともできる。

帯状の一体化構造の浸透厚を正確に測定することは困難
であるにもかかわらず、出願人の試験によるとＬ２　（
４８８ｎ＋ｎ）　における媒体の相対吸収度は赤い染料
が材料中に拡散されたあとでは２倍になったことが分っ
た。

上述の媒体のスタティクな光学的試験は、光学的に検出
可能な変形が６．０ｍ１１１のし、０６μｓの露光によ
って媒体中に発生され、かつそのような変形は３．０＋
Ｔ＋ＷのＬ２の２．５　μｓの露光によって消去できた
ことを示した。

前の例の媒体および方法の変更は基板上に堆積された染
色された可塑化重合体材料の一様な層を含むであろう。

適当な溶剤が材料の表面領域から第１染料と可塑剤を浸
出し、かつ第２染料に拡散するために使用され、それに
よって異なる光学的性質と熱機械的性質のゾーンを有す
る帯状の一体化層を発生している。上の例と同様に、こ
れは１つあるいはそれ以上のステップで行なわれる。表
面領域からの可塑剤の浸出は増大された弾性率を有する
保持層を形成することが容理に理解されよう。

本発明の概念内にある別の媒体は２重アクティブ層重合
体構造であって、ここで溶剤系中のモノマーあるいはプ
レポリマーは一体化重合体層中に拡散され、この一体化
重合体層はゾーン間の拡散インターフェースを持つ２つ
のゾーンを有する媒体で発生し、かつ適当な熱機械的性
質を有する２つの重合体材料に浸透する網状構造を形成
する。

非融触的および非多孔的態様で本発明の媒体にデータ記
録する方法は承継人を共通とする米国特許出願第５２５
．８１３号で一般的に説明されている。

本発明の媒体に適用されたように、この方法は膨張ゾー
ンの材料を加熱するためにＬｌ　（６３３ｎｍ）の集束
レーザービームＢを使用し、これは膨張ゾーンの一部分
の局所化された急速な弾性膨張を生じ、そのような膨張
は押し進みかつ保持ゾーンの変形を生じさせる。多量の
青い染料は保持ゾーンから浸出され、保持ゾーンがＬｌ
を吸収するのではなく主としてそれを透過することを思
い出すべきである。

第２図を参照すると、膨張ゾーンの急速な局所化された
弾性膨張は膨張ゾーンの材料中の１つの光学的浸透厚２
２内で主として起り、これは保持ゾーンと膨張ゾーンの
拡散インターフェース２０の下に約１．０μｍ延びてい
る。この領域の膨張ゾーンの材料の膨張は保持ゾーンに
押し進み、保持ゾーン中のこぶ（ｂｕｍｐ）　２４とし
て示された光学的に検出可能な変形を発生する。

もし保持ゾーンの材料が隣接拡大ゾーンの加熱によって
そのガラス遷移温度以上に上昇されると、この膨張は保
持ゾーンの弾性引張り変形を生じる。

媒体が冷えるにつれて拡大ゾーンの材料は縮み始めるが
、こぶが完全にゆるめられない。何故ならば、保持層も
また冷え、そしてそのガラス遷移温度以下に降下し、硬
くなり、光学的に検出可能な変形を維持し、そして保持
ゾーンを圧縮状態に、膨張ゾーンを引張り状態のままに
する。

しばしば「冷間加工」と規定された代案の方法では保持
ゾーンはそのガラス遷移温度以上に上昇せず、そして膨
張ゾーンの急速な局所化された弾性膨張はまず弾性せん
断変形を生じ、次に保持ゾーンの粘弾性せん断変形を生
じる。媒体が冷えるにつれて弾性せん断変形は回復され
るが、しかし粘弾性せん断変形は維持される。

上述に説明された双方の方法において、光学的に検出可
能な変形は実質的に膨張ゾーンを加熱すること無く保持
ゾーンを加熱するＬ２　（４８８ｎｍ）の集束レーザー
ビームを用いることにより消去され、これは保持ゾーン
の材料をそのガラス遷移温度以上に上昇するものである
。保持ゾーンが柔軟になると、膨張ゾーンの引張られた
材料は保持ゾーン中のこぶを引き下し、変形を除く。

本発明の媒体がフレキシブルな基板ならびに堅い基板へ
の使用に適していることが期待される。

前述の明細書で用いられた術語と表現はそこでは説明の
術語としてかつ限定なく使用され、そして示されかつ説
明されたかあるいはその一部分である特徴の等傷物を除
外するような術語と表現として使用する意図は存在せず
、本発明の範囲がクレームによってのみ規定されかつ限
定されることがＳ忍められている。

（要　約） 異なる光学的性質と熱機械的性質を有する膨張ゾーン（
１８）と保持ゾーン（１６）を含む一体化記録層（１１
）を持つ消去可能な光学的データ蓄積媒体である。染色
された重合体材料（１４）の一様な一体化層は表面領域
から浸出された染料と保持ゾーン（１６）を形成するた
め表面領域に拡散された第２染料を有している。保持ゾ
ーン（１６）は下にある膨張ゾーン（１８）よりも高い
弾性率とガラス遷移温度を有し、かつ膨張ゾーン（１８
）より異なる波長の付近に中心を置く光を吸収しかつ透
過するよう適応されている。この媒体は保持ゾーンで光
学的に検出可能な変形（２４）を発生しかつ消去するた
め非融触的および非多孔的方法で使用されるよう適応さ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学的データ蓄積媒体の典型的な実施
例を示し、 第２図は第１図の典型的な媒体上に作用する集束レーザ
ー記録ビームを示している。 １０・・・光学的データ蓄積媒体 １１・・・（一体化）記録層あるいはアクティブ層ある
いは溶液流延層 １２・・・基板 １４・・・単−一体化材料あるいは重合体材料１６・・
・上側保持ゾーン　　１８・・・下側膨張ゾーン２０・
・・拡散インターフェース ２２・・・光学的浸透厚 ２４・・・こぶあるいは光学的に検出可能な変形ＦＩＧ
、　Ｉ ＦＩＧ、２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）単一の一体化材料のデータ記録層、を具える
   光学的データ蓄積媒体において、（ｂ）上記のデータ記
   録層は第１ゾーンおよび第２ゾーンを有し、上記の各ゾ
   ーンは異なる光学的性質を生じるよう処理されたことを
   特徴とする媒体。 ２、上記の第１および第２ゾーンが異なる熱機械的性質
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の媒体。 ３、上記の第１ゾーンと第２ゾーンとの間のインターフ
   ェースが分離されているよりもむしろ拡散されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の媒体。 ４、上記の第２ゾーン内の上記の材料が上記の第１ゾー
   ン内の上記の材料より異なる分子構造を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の媒体。 ５、上記の第２ゾーン内の上記の材料が上記の第１ゾー
   ン内の上記の材料より高いガラス遷移温度を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の媒体。 ６、（ａ）支持基板上に均質材料の実質的に一様な層を
   形成し、上記の層が上記の基板に近接した基底部分と、
   上記基板から隔たった表面領域を有すること、 を具えるデータ蓄積媒体を構成する方法において、 （ｂ）上記の基底部分より異なる光学的性質を有するゾ
   ーンを上記の材料内に形成するように上記の層の表面領
   域を処理すること、 を特徴とする方法。 ７、上記の表面領域が上記の基底部分より異なる熱機械
   的性質を有するように上記の層の表面領域を処理するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ８、溶剤によって上記の層の表面領域を処理することを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ９、上記の材料は添加剤を含み、この方法が上記の表面
   領域から上記の添加剤を浸出するステップを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第６項に記載の方法。 １０、上記の添加剤が第１の染料を含み、さらに第２の
   染料を上記の表面領域の中に拡散するステップを含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の方法。