JPH0660421A - 書換え可能な光記録媒体及びその記録・消去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価な書換え可能な光記録媒体及びこの光記
録媒体に対する確実な記録及び消去方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 基板１上に光吸収剤を含んだ形状記憶樹脂を
単一の記録層２として形成して、記録時のレーザ照射時
間よりも長くレーザを照射するか又は、記録時のレーザ
光のパワーよりも強いパワーのレーザ光を照射して消去
を行なう書換え可能な光記録媒体及びその記録・消去方
法

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的に情報の記録、
再生及び消去が可能な光記録媒体及びその記録、消去方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】有機材料を使用した書き換え型光ディス
クとして特開昭６０−６９８４６には有機色素を含んだ
エラストマーと熱硬化・可塑性樹脂の二重層を用いた媒
体が記載されている。この媒体は、波長λ１付近に吸収
を持つ色素を含んだ膨張層の上に波長λ２付近に吸収を
持つ色素を含んだ保持層を積層した構造になっている。
波長λ１のレーザ光で記録を行なうと膨張層が加熱され
熱膨張し、保持層を持ち上げてバンプが形成される。消
去は波長λ２のレーザ光を保持層に照射し、保持層を加
熱、軟化させることで熱膨張層に蓄えられた残留応力に
よってバンプが平坦化することによって行なわれるもの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した特開
昭６０−６９８４６に記載されている光記録媒体では、
膨張層と保持層の２層が必要であり２種類の異なったポ
リマーと色素を選択しなければならなず、記録と消去の
ために少なくとも波長の異なる２種類のレーザ光源が必
要であるという問題点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点に
鑑みなされたものであり、請求項１に係る発明は、「基
板上に形状記憶樹脂に光吸収剤を含ませてなる単一構造
の記録層を設けた光学的記録媒体であって、記録時より
も長く消去光を照射することにより記録マークを消去す
ることができる書換え可能な光記録媒体。」を提供する
ものであり、

【０００５】請求項２に係る発明は、「基板上に形状記
憶樹脂に光吸収剤を含ませてなる単一構造の記録層を設
けた光学的記録媒体であって、記録時よりも強いパワー
の消去光を照射することにより記録マークを消去するこ
とができる書換え可能な光記録媒体。」を提供するもの
であり、

【０００６】請求項３に係る発明は、「基板上に形状記
憶樹脂に光吸収剤を含ませてなる単一構造の記録層を設
けた光学的記録媒体に記録光を照射して隆起を生じさ
せ、記録時よりも長い時間消去光を照射することにより
記録マークを消去する書換え可能な光記録媒体の記録・
消去方法。」を提供するものであり、

【０００７】請求項４に係る発明は、「基板上に形状記
憶樹脂に光吸収剤を含ませてなる単一構造の記録層を設
けた光学的記録媒体に記録光を照射して隆起を生じさ
せ、記録時よりも強度の強いパワーの消去光を照射する
ことにより記録マークを消去する書換え可能な光記録媒
体の記録・消去方法。」を提供するものである。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１は、本発明の一実施例を示した光記録媒
体の断面図である。図中、符号１は基板であり、通常光
ディスクに用いられているプラスチック（ポリカーボネ
イト、アクリル、エポキシ、ポリオレフィン等）、ガラ
ス等の透明基板を使用する。通常、レーザ光スポットが
常に一定の位置を維持できるようにプリグルーブ又はプ
リピットが設けられている。

【０００９】符号２は記録層であり、樹脂と光吸収剤か
ら構成される。本発明に用いる樹脂は、動作機能から分
類すると、（１）高分子鎖中に可逆的に硬化と軟化を繰
り返す状態変化機能を持った可逆相と、（２）高分子の
位置関係を固定する固定点を持った固定相とからなる。
この２相は分離したものではなく記録層２の中に均一に
存在する。また、この樹脂に必要な特性は、温度変化に
対して弾性率が大きく変化し、なおかつ明確な閾値Ｔs
を持つことである。具体的には、動作環境たとえば室温
に於て、動的弾性率が５×１０⁹(dyn/cm²)以上あり、そ
れより高温で動的弾性率が２×１０⁸(dyn/cm²)以下に低
下する樹脂の中から選ばれる。しかしながら、室温で弾
性率の高い状態をとり、それより高温で弾性率が低下す
るという性質はプラスチック全般に共通していえる物性
であり周知である。本発明で用いる樹脂は、 原形を保持しようとする。 生じた変形を保持しようとする。 弾性率の変化点Ｔs 以上に加熱したとき原形に戻ろう
とする。 という性質を備えていなければならない。特にの性質
を有することが重要である。このような性質をもった樹
脂は、一般に形状記憶樹脂として知られている。ポリノ
ルボルネン、ポリイソプレン、スチレン・ブタジエン共
重合体、ポリウレタン等の市販されている形状記憶樹脂
の他に、ポリオレフィン系、含フッ素系、ポリカプロク
ラトン系、ポリアミド系等の各種樹脂が使用される。こ
の他に可逆相となる樹脂を選択し、ここに固定点を導入
することにより目的に応じた温度で可逆的に弾性率が変
化するようにすることも原理的に可能である。熱可塑
性、熱硬化性樹脂の種類は問わない。さらに、記録光に
より発生した熱を利用して膨張（隆起）するためには、
樹脂が大きな熱膨張係数（線膨張係数α又は体積膨張係
数β）を有することが必要である。熱膨張係数が大きい
と高い隆起を形成でき、再生信号の出力が増大する。逆
に熱膨張係数が小さいと隆起を形成しにくくなり出力が
低下して、極端に小さいときには隆起を形成することは
不可能となる。線膨張係数αは５×１０^-5℃^-1以上であ
ることが好ましい。

【００１０】また、ここで用いられる光吸収剤として
は、無機顔料、有機顔料、有機色素、金属微粒子などレ
ーザ光線を吸収する能力を有するものが選ばれる。樹脂
中に分散あるいは溶解して用いられるこれらの光吸収剤
の具体例としては、カーボンブラック、コバルトブル
ー、コバルトグリーン、ビリジアンなどの無機顔料、ア
ゾ顔料、インダンスレン、チオインジゴ、ペリレン、ジ
オキサジン、フタロシアニンなどの有機顔料、シアニン
類、ピリリウム類、スクアリリウム類、クロコニウム
類、アズレン類、ペンタメチン類、チオインジゴ類、ア
ントラキノン類、ナフトキノン類、フタロシアニン類、
ナフタロシアニン類、ポルフィリン類、テトラヒドロコ
リン類、ジチオール類、ジアミン類、インドアニリン
類、ジオキサジン類、ジチアジン類、ニッケルジチオー
ル錯体、ジイモニウム化合物、アミニウム化合物等の有
機色素、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｉｎ，Ｓｎ，
Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｐｔ，Ｃ
ｏ，Ｃｒ等の金属微粒子をあげることができる。これら
の光吸収剤含んだ樹脂の基板１への塗布方法としては、
スピンコート法、スプレー法、ディップ法、ブレードコ
ート法等を用いることができ、その際、必要に応じて下
地層を設けることも可能である。この記録層２の膜厚
は、１０〜５０００ｎｍの範囲、好ましくは１００〜２
０００ｎｍの範囲が採用できる。また、記録層２の上に
は必要に応じて変形を吸収する緩衝層を設けてもよく、
さらに反射層、保護層を設けることもできる。

【００１１】次に、記録、再生、消去の機構について説
明する。所望の吸収帯域の光吸収剤を含んだ形状記憶樹
脂の薄膜２を基板１上に形成する。この樹脂を加熱し、
冷却することにより最初の形状を固定し記憶させる。こ
のとき、高分子鎖の架橋、結晶化、高分子鎖同士の絡み
合い、凝集、水素結合等の化学的・物理的架橋が形成さ
れる。ついで、Ｔs 以上（熱可塑性樹脂を用いた場合に
は流動変形しないように、また、熱硬化性樹脂を用いる
場合には分解しない温度以下の範囲で）に加熱し、変形
を与える。本発明では、外部から応力を加えるのではな
く、記録用のレーザ光を照射することにより光吸収剤が
レーザ光を吸収して熱を発生し、樹脂が加熱され軟化す
るとともに自発的に膨張することを利用する。レーザ光
を遮断すると記録層２はすぐに冷却され、熱膨張によっ
てできた凸型の隆起は急冷されて固化し、変形が保持さ
れたまま室温に戻る。これは、Ｔs 以下で高分子鎖の運
動が拘束を受け、変形が凍結されてしまうためである。
再生は、変形を緩和しないようにＴs 以上に昇温しない
程度の低いパワーのレーザ光を記録マークに照射し、反
射して戻ってくる光の強度（反射率、屈折率、位相等の
違いによって生じる。）を検出する。この変形した記録
層２を再び分子運動の可能なＴs 以上に加熱し、徐冷す
ると、残留内部応力を消すために変形が解放されて固定
相が記憶した元の形状に回復することになる。

【００１２】記録光強度を一定とした場合には記録光照
射時間が短いほど隆起の高さが高く、反対に照射時間が
長いと隆起し難くなる。しかし、照射時間が極端に短い
と熱膨張に要する必要なエネルギーが供給されないため
記録はできない。また、長時間照射すると記録層２が流
動または分解してしまう。記録光照射時間を一定とした
場合には、記録光強度が弱いほど隆起の高さが高く、反
対に強度が強いと隆起しにくくなる。しかし、記録光強
度が弱すぎると、熱膨張に要する必要なエネルギーが供
給されないため記録はできない。また、強度が強すぎる
と記録層２が流動又は分解してしまう。記録時よりも強
度を強くするか、あるいは照射時間を長く消去光を記録
マークに照射すると良好な消去ができる。さらには記録
時よりも強度を強く、且つ照射時間を長く消去光を記録
マークに照射しても良好な消去ができる。尚、光ディス
クにおいて、このように照射時間を長くするには、消去
時にディスクの回転数を下げたり、消去ビーム光のスポ
ットのディスク円周方向の径を長くすることにより実現
することができる。

【００１３】＜実施例−１＞ポリオレフィン製の基板
（厚さ１．２ｍｍ）の上に次に示す溶液をスピンコーテ
ィングして記録層を形成した。 ポリウレタン系形状記憶樹脂：サンプレン（三洋化成製、樹脂濃度30wt%、ジ メ チルホルムアルデヒド溶液） … 93.8wt% 硬化剤 ：サンプレンＣＡ−０７５Ｎ（イソシアネート系 架橋剤 三洋化成製） … 2.9wt% 触媒 ：有機錫系 … 0.3wt% 光吸収剤 ：インドアニリン系色素 … 3.0wt% 次に、８０℃のオーブン中で１０時間熱処理を行なっ
た。この光記録媒体に静止した状態で波長７８０ｎｍ、
強度５ｍＷ、パルス幅２０μｓｅｃのレーザ光を記録層
側から照射したところ隆起が生じた。（この状態を記録
とする。）この隆起の上に、波長７８０ｎｍ、強度５ｍ
Ｗ、パルス幅５００μｓｅｃのレーザ光を照射して消去
を試みたところ、隆起は減少した。また、この光記録媒
体に、波長７８０ｎｍ、強度３ｍＷ、パルス幅１００μ
ｓｅｃのレーザ光を照射すると隆起が生じた（図２
（Ａ）参照）。この隆起の上に、波長７８０ｎｍ、強度
７ｍＷ、パルス幅１００μｓｅｃのレーザ光を照射する
と隆起は減少した（図２（Ｂ）参照）。記録時の強度よ
りも大きなパワーの消去光かパルス幅の長い消去光を用
いることにより隆起の高さを減少できた。そして更に、
レーザ光強度５ｍＷを一定にしてパルス幅を１５μｓｅ
ｃと１５０μｓｅｃとで交互に照射すると、隆起が増大
したり減少したりして記録、消去を１０００回繰り返す
ことができた（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）。

【００１４】本発明の発明者は、このような光記録媒体
に対する記録と消去の条件について実験を繰り返した結
果、適正な条件を見いだしたものであり、その一例を図
３に示す。同図は、照射するレーザ光のパワー（ｍＷ）
と照射時間（μｓｅｃ）との組合せによる記録又は消去
の状態を評価してプロットしたものである。同図中、×
印でプロットした点は、供給されるエネルギーが小さす
ぎるため記録マークとしての隆起がほとんど形成され
ず、記録条件としては不適であることを示す。●印でプ
ロットした点は、記録のための適当な量のエネルギーが
供給されため隆起の直径が小さく絞られて充分な高さに
形成されて、記録条件として好適であることを示す。△
印でプロットした点は、供給されるエネルギーが記録の
ためにはやや多すぎるため隆起の直径がやや拡大すると
共にその高さが減少して、記録条件としてはやや不適で
あることを示す。○印でプロットした点は、充分なエネ
ルギーが供給されて隆起の直径は更に拡大すると共にそ
の高さは更に減少して、記録条件としては全く不適であ
る。しかしながら、この○印でプロットした点は、消去
のための条件としては極めて有効である。即ち、●印で
プロットした点の条件でレーザ光を照射して隆起を形成
した後、この隆起に再度、○印でプロットした点の条件
でレーザ光を照射することにより、この隆起が消滅して
消去が行なわれるのである。

【００１５】＜実施例−２＞溝深さ６０ｎｍのプリグル
ーブを有したポリカーボネイト基板１の上にＺｎＳを真
空状着法で１００ｎｍ設けた。次に示す溶液を調整し、
０．５μｍのフィルターでろ過した後、乾燥窒素ガスフ
ロー中（相対湿度２５％）で前記基板１上にスピンコー
ティングして樹脂層２を形成した。 ポリウレタン系形状記憶樹脂：サンプレン（三洋化成製、樹脂濃度30wt%、ジ メ チルホルムアミド溶液） … 85.0wt% 硬化剤 ：サンプレンＣＡ−７５Ｎ（イソシアネート系架 橋剤 三洋化成製） … 2.5wt% 触媒 ：有機錫系 … 0.3wt% 光吸収剤 ：ナフタロシアニン系 … 0.5wt% インドアニリン系 … 2.7wt% ジメチルホルムアミド … 9.0wt% 次に８０℃のオーブン中で１０時間熱処理を行なった。
この光記録媒体を線速度１．４ｍ／ｓで回転させ、強度
変調された半導体レーザ光（波長７８０ｎｍ）を基板側
から入射し、７２０ＫＨｚの単一信号を記録したとこ
ろ、レーザパワー８ｍＷでＣ／Ｎ＝５０ｄＢの再生信号
が得られた。光学顕微鏡で記録マークを観察すると記録
層が膨張し、隆起しているのが認められた。この隆起の
高さを走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）で測定したとこ
ろ最大２００ｎｍの突起であることが判明した。この光
記録媒体を線速度０．７ｍ／ｓで回転させレーザパワー
（波長７８０ｎｍ）８ｍＷの連続光を一回転照射すると
記録信号は１６ｄＢまで低下し、記録マークを消去する
ことができた。光学顕微鏡で記録マークを観察すると、
記録層が元の平坦な状態に戻っていることが確認でき
た。さらに記録および消去を繰り返したが初回と同様の
Ｃ／Ｎを示した。

【００１６】＜実施例−３＞溝深さ６０ｎｍのプリグル
ーブを有したポリオレフィン基板１の上にＺｎＳを真空
蒸着法で２００ｎｍ設けた。次に示す溶液を調整し、
０．５μｍのフィルターでろ過した後、乾燥窒素ガスフ
ロー中（相対湿度２５％）で前記基板１上にスピンコー
ティングして樹脂層２を形成した。 ポリウレタン系形状記憶樹脂：サンプレン（三洋化成製、樹脂濃度40wt%、ジ メ チルホルムアミド溶液） … 46.5wt% 硬化剤 ：サンプレンＣＡ−７５Ｎ（イソシアネート系架 橋剤 三洋化成製） … 2.0wt% 触媒 ：有機錫系 … 0.2wt% 光吸収剤 ：ニッケルジチオール錯体（三井東圧ファイン製 ） … 4.8wt% 希釈剤 ：ジメチルホルムアミド … 46.5wt% 次に１００℃のオーブン中で１時間熱処理を行なった。
この光記録媒体を線速度１．４ｍ／ｓで回転させ、強度
変調された半導体レーザ光（波長８３０ｎｍ）を基板側
から入射し、７２０ＫＨｚの単一信号を記録したとこ
ろ、レーザパワー７ｍＷでＣ／Ｎ＝４７ｄＢの再生信号
が得られた。この光記録媒体を線速度を変えずに１．４
ｍ／ｓで回転させレーザ（波長８３０ｎｍ）を連続的に
一回転照射して消去を行なった。この時の消去レーザ光
のパワーと消去率（連続光照射前のＣ／Ｎ値と連続光照
射後のＣ／Ｎ値との差）の関係を図４に示す。消去レー
ザパワーが７ｍＷ以上で３０ｄＢ以上の大きな消去率が
得られることがわかる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の書換え可
能な光記録媒体及びその記録・消去方法によれば、記録
層が１層構造であるため構造が単純となり比較的安価な
装置で作成することが可能である。また、記録時よりも
強いパワーの消去光を照射して記録マークを消去するか
又は記録時よりも長い時間消去光を照射して記録マーク
を消去するため、消去が確実に行なわれると共に記録と
消去の繰り返し性能が優れたものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示した光記録媒体の断面図
である。

【図２】本発明の一実施例の光記録媒体における記録及
び消去プロセスの説明図である。

【図３】本発明の一実施例の光記録媒体の記録又は消去
の状態を、照射するレーザ光のパワーと照射時間との組
合せによって評価してプロットした図である。

【図４】本発明の一実施例の光記録媒体における消去光
のパワーに対する消去率を示した図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 記録層 ３ 記録マーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に形状記憶樹脂に光吸収剤を含ませ
   てなる単一構造の記録層を設けた光学的記録媒体であっ
   て、記録時よりも長く消去光を照射することにより記録
   マークを消去することができる書換え可能な光記録媒
   体。
2. 【請求項２】基板上に形状記憶樹脂に光吸収剤を含ませ
   てなる単一構造の記録層を設けた光学的記録媒体であっ
   て、記録時よりも強いパワーの消去光を照射することに
   より記録マークを消去することができる書換え可能な光
   記録媒体。
3. 【請求項３】基板上に形状記憶樹脂に光吸収剤を含ませ
   てなる単一構造の記録層を設けた光学的記録媒体に記録
   光を照射して隆起を生じさせ、記録時よりも長い時間消
   去光を照射することにより記録マークを消去する書換え
   可能な光記録媒体の記録・消去方法。
4. 【請求項４】基板上に形状記憶樹脂に光吸収剤を含ませ
   てなる単一構造の記録層を設けた光学的記録媒体に記録
   光を照射して隆起を生じさせ、記録時よりも強度の強い
   パワーの消去光を照射することにより記録マークを消去
   する書換え可能な光記録媒体の記録・消去方法。