JPH061072A

JPH061072A - 記録、再生方法

Info

Publication number: JPH061072A
Application number: JP4183141A
Authority: JP
Inventors: Kyoji Tsutsui; 恭治筒井
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-06-17
Filing date: 1992-06-17
Publication date: 1994-01-11

Abstract

(57)【要約】【目的】記録層の結晶状態の変化または相変化による
記録が高速で行え、かつ信頼性の高い読み出しが可能と
なるように、記録コントラストの改善された記録、再生
方法を提供する。【構成】熱を印加することによりその厚さ方向の一部
分の結晶状態が変化しかつこの結晶状態が変化した部分
と未変化の部分の光学軸がほぼ直交するような結晶膜を
記録層とする記録媒体を用いる。記録は、結晶状態の変
化部分と未変化部分のリターデーションがほぼ等しくな
るように熱を印加して行う。再生は、記録された情報を
偏光を用いて読み出して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーの印加に
よる情報の記録および光照射による情報のヒートモード
記録に関し、詳しくは結晶状態の熱による可逆的な変化
に基づく情報の可逆的な記録、再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報を熱エネルギーの形で印加
し、記録材料の形状変化や物性変化として記録するいわ
ゆるヒートモード記録システムが実用化されつつある。
このようなヒートモード記録媒体としては、Ｔｅ、Ｂ
ｉ、Ｓｅ、Ｔｂ、Ｉｎなどを主成分とする金属材料を用
いた無機系の記録媒体、あるいは、シアニンなどのポリ
メチン系色素、フタロシアニン、ナフタロシアニン、ポ
ルフィリンなどの大環状アザアヌレン系色素、ナフトキ
ノン、アントラキノン系色素およびジチオール金属錯体
系色素などの有機色素を用いた記録媒体が知られてい
る。これらの記録媒体は集光したレーザー光の照射など
により熱エネルギーが加えられると、照射部分の記録層
が溶融あるいは蒸発して孔（ピット）を形成し、情報を
記録するものである。しかし、これらの記録媒体は、記
録した情報を消去して、再び新しい情報を記録する可逆
性を有していない。

【０００３】上記のような再生専用、追記型のヒートモ
ード光記録媒体の発達とともに、記録、再生、消去が可
能な可逆記録媒体の必要性が高まっている。こうした可
逆記録媒体として、たとえばＧｄ、Ｔｂ、Ｄｙなどの希
土類金属とＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏなどの遷移金属とからなる
合金薄膜を用いた光磁気記録媒体がある。これは、レー
ザー光照射による加熱と外部印加磁界を併用して記録
し、磁化の向きによる光の振動面の回転方向の違いを利
用して再生するものである。また、情報の消去はレーザ
ーによる加熱と記録時とは逆向きの外部磁界を加えるこ
とにより行なわれる。しかし、この光磁気記録媒体は再
生時の感度が十分でなくＳ／Ｎ比が悪いこと、および酸
化などの影響により記録感度の劣化や記録の安定性に問
題があるなどの欠点を有している。

【０００４】また、可逆記録媒体として、Ｇｅ、Ｔｅ、
Ｓｅ、Ｓｂ、Ｉｎ、Ｓｎなどの元素を主成分とする無機
材料薄膜からなる記録層の結晶−非晶質間の相転移を利
用したものがある。この記録媒体はレーザー光の照射の
みで、ヒートモードで記録および消去ができる利点があ
るが、記録部と非記録部のコントラストや記録の安定性
が十分でないこと、記録層の材料の安定性に関して問題
があるなどの欠点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の記録
方法は、記録の感度、消去速度、記録の安定性、記録の
コントラストなど種々の問題を残している。特に結晶の
相移転など結晶状態の変化を利用した記録媒体では記録
のコントラストの向上が望まれている。このような観点
から本発明は、記録層の結晶状態の変化または相変化に
よる記録が高速で行え、かつ信頼性の高い読み出しが可
能となるように、記録コントラストの改善された記録、
再生方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、これまで
に脂肪酸などの有機化合物の結晶膜にレーザー光を照射
することにより、結晶の配向方向変化などにより消去可
能な記録が形成でき、偏光を用いて読み出しができるこ
とを明らかにした（特開平２−１３９２８７号公報）。

【０００７】今回、この記録媒体について記録条件と記
録状態について詳細に解析した結果、特定の記録条件に
より、特定の規則性を持つ配向方向変化が起こることが
判明し、これを利用し、記録によって結晶の変化する部
分の深さをコントロールし、偏光を用いて読み出すこと
により上記の目的が達成できることを見出した。

【０００８】すなわち、本発明の記録、再生方法は、結
晶膜からなる記録層を有し、該記録層は熱を印加するこ
とによりその厚さ方向の一部分の結晶状態が変化しかつ
この結晶状態が変化した部分と未変化の部分の光学軸が
ほぼ直交するものである記録媒体を用い、結晶状態の変
化部分と未変化部分のリターデーションがほぼ等しくな
るように熱を印加して記録を行い、記録された情報を偏
光を用いて再生することを特徴とする。

【０００９】本発明に用いる記録媒体の記録層は、結晶
状態の可逆的な変化および相間の可逆的な変化により記
録と消去を行ない、繰り返し使用できるものである。こ
の結晶状態の変化とは、結晶の構造的な変化や相転移を
含むものであり、たとえば、結晶型間の可逆的な結晶転
移、結晶質と非晶質間の可逆的な相転移、結晶化度の可
逆的な変化、分子の配向度の可逆的な変化、結晶方位の
可逆的な変化すなわち結晶軸方向の可逆的な変化、分子
の配向方向の可逆的な変化、あるいは、結晶粒の大き
さ、結晶ドメインの大きさの可逆的な変化などがあり、
これらが記録層中で単独または複合して起こるものであ
る。これらの変化は、記録時または消去時に加えられる
熱、または光照射により発生する熱によって記録層の温
度がいった上昇し、融液相あるいは液晶相を経由して、
未記録状態から記録状態あるいは記録状態から消去状態
（未記録状態と同じ）に変化する場合や、融液相、液晶
相を経由せず温度上昇により直接的に状態間の転移が起
こる場合や、非晶状態を経由して転移する場合などがあ
る。

【００１０】このような結晶膜の状態変化のうち本発明
では特に記録によって配向方向が変化する記録媒体を用
いる。この変化はその他の結晶状態の変化たとえば結晶
型の変化や結晶粒の大きさの変化をともなうものであっ
てもよいが、全体として配向方向が変化するものであ
る。そして、その配向方向の変化によって、結果的に結
晶膜中に変化した部分と未変化の部分の光学軸方向がほ
ぼ直交するように変化する結晶膜を用いる。

【００１１】このような変化を起こす結晶の代表的なも
のとして脂肪酸および脂肪酸誘導体の結晶がある。本発
明でいう脂肪酸または脂肪酸誘導体とは、詳しくは飽和
または不飽和のモノまたはジカルボン酸またはこれらの
エステル、アミド、アニリド、ヒドラジド、ウレイド、
無水物、あるいはアンモニウム塩または金属塩のような
脂肪酸塩を意味する。この場合、エステルは２個以上の
ヒドロキシ基を持つ化合物とのエステル、たとえばモ
ノ、ジまたはトリグリセリドなどを含む。また、これら
のものはハロゲン、ヒドロキシ基、アシル基、アシルオ
キシ基、あるいは置換または無置換のアリール基により
置換されていてもよい。これらの飽和または不飽和脂肪
酸は直鎖のものでも枝分れしたものでもよく、不溶和脂
肪酸は二重結合または三重結合を１個持つものでも、２
個以上持つものでもよい。これらの脂肪酸中の炭化水素
鎖の炭素数は１０以上であることが好ましい。

【００１２】飽和脂肪酸の具体例としては、たとえば、
ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、ペンタデカ
ン酸、パルミチン酸、ヘプタデカン酸、ステアリン酸、
ナノデカン酸、アラキン酸、ベヘン酸、リグノセリン
酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸などがあり、
不飽和脂肪酸としては、たとえば、オレイン酸、エライ
ジン酸、リノール酸、ソルビン酸、ステアロール酸など
がある。またエステルの具体例としては、たとえば、こ
れらの脂肪酸のメチルエステル、エチルエステル、ヘキ
シルエステル、オクチルエステル、デシルエステル、ド
デシルエステル、テトラデシルエステル、ステアリルエ
ステル、エイコシルエステル、ドコシルエステルなどが
ある。また、金属塩の例としては、たとえば、これらの
脂肪酸のナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシ
ウム、ニッケル、コバルト、亜鉛、カドミウム、アルミ
ニウムなどの金属塩がある。

【００１３】脂肪酸結晶膜を用いて本発明の記録、再生
方法について説明する。脂肪酸結晶膜はたとえばレーザ
ー光などを用いて熱を短時間加えて急激な溶融結晶化を
起こさせると、その部分だけ配向方向が変化する。通
常、基板上に作られた結晶膜はノーマル配向の結晶であ
るが、その中の一部がいったん溶融し、急激に再結晶化
するとラテラル配向の結晶となる。このラテラル配向部
分の方位は、その周囲にある未変化のノーマル配向結晶
の方位に対して規則的な方位を持ち、結晶膜の膜面と垂
直の方向から見たときラテラル配向部分のｂ軸とノーマ
ル配向部分のｂ軸とはほぼ直交する。

【００１４】ラテラル配向部分は実際には小さな結晶ド
メインの集合となる場合が多いが、全体としては、その
光学軸がノーマル配向部分と直交する方向に変化する。
この様子は、記録層の結晶膜の厚さ方向全体をノーマル
配向からラテラル配向に変化させた部分を周囲のノーマ
ル配向結晶と対比させて偏光顕微鏡クロスニコルで観察
すればわかる。

【００１５】本発明ではこのように記録により結晶の変
化した部分と未変化の部分の光学軸が、膜面に対して垂
直の方向から見たとき全体としてほぼ直交していること
を利用し、さらに記録によって形成される変化部分が結
晶膜の厚さの全体ではなく一部分となるようにして、記
録部分において変化部分と未変化部分が重なるようにす
る。図１に媒体構成例、図２にこの構成例での記録状態
（図中Ａ）の様子を示す。変化部分と未変化の部分、た
とえば脂肪酸結晶のラテラル配向とノーマル配向はどち
らも複屈折性を持つが、両者の光学軸が直交しているた
めそれぞれの複屈折性は互いに打消し合うことになる。
つまり変化部分と未変化部分は複屈折に関し相殺的な重
なり合いとなっている。したがって、両者の結晶のリタ
デーションすなわち複屈折（ｎ₁−ｎ₂）と膜厚ｄの積が
等しいと、この重なった部分は全体として複屈折を示さ
ないことになる。

【００１６】ここでリタデーションとは次のように定義
されるものである。光学的異方性を持つ膜に光が入射す
ると、互いに速度が異なり振動の方向が直角の二つの偏
光に分かれて進む。速度の大きな光に対する屈折率をｎ
₁、小さい光に対する屈折率をｎ₂とすれば複屈折の大き
さはｎ₂−ｎ₁で表わされる（ｎ₁＜ｎ₂）。二つの偏光の
うちで遅いほうの光は膜を通過する間に速い方の光に対
してどれだけおくれるか（retardするか）を距離で表わ
したものがリターデーションＲ（retardation）であ
る。すなわち、λ₀を空気中における波長、λ₁を膜中の
速い光の波長、λ₂を膜中の遅い光の波長、ｄを膜厚と
すると、Ｒ＝λ₀（ｄ／λ₂−ｄ／λ₁）ｎ₁＝（λ₀／λ₁−λ₀／λ₂）よりＲ＝ｄ（ｎ₂−ｎ₁）となる。クロスニコル間で一
定の方位に置かれた複屈折性の膜を一定の単色光で見た
ときの明るさは、このＲによって定まる。

【００１７】本発明では結晶膜の変化部分と未変化の部
分は光学軸を直交させているので、変化部分のリターデ
ーションをＲｒ、未変化部分のリターデーションをＲｏ
とすれば、重ね合わせて見たときの全体のリターデーシ
ョンＲはＲ＝Ｒｒ−Ｒｏとなる。したがってＲｒ＝ＲｏならばＲは０となり、こ
の記録部分は複屈折がない状態と同じになる。なお、上
記リターデーションについては、“偏光顕微鏡”坪井誠
太郎著、岩波書店（１９７９）に詳しく記載されてい
る。

【００１８】以上のように本発明によれば、非記録部は
複屈折がある状態であり、その中に形成された記録部分
は見かけ上複屈折のない状態となる。これに偏光を使い
クロスニコル状態で見れば、非記録部分が最も明るくな
る方位（対角位）でも記録部は常に暗示状態であるた
め、コントラストは最も大きくなる。したがって記録を
偏光を用いてクロスニコル状態で読み出せば非常に大き
なコントラストが得られる。

【００１９】このように記録層の厚さ方向の一部分だけ
を変化させて記録するには、記録層を光を吸収して熱に
変換する光熱変換層と接して設けることが好ましい。た
とえば脂肪酸結晶層は通常用いられるレーザー光を透過
し吸収しないため、レーザー光は光熱変換層で吸収さ
れ、ここで熱が発生し、この熱が結晶層に伝わり、結晶
層を光熱変換層に接している側から溶解させる。このと
きレーザー光照射が十分に短時間であれば、熱は結晶膜
の厚さ全体には伝わらず、記録層の厚さ方向一部分だけ
がいったん溶融し、直ちに再結晶化することになり、変
化部分と未変化部分が重なった記録が形成できる。さら
にレーザー光の照射時間と強度を適切な条件とすれば、
変化部分と未変化部分のリタデーデションがほぼ等しく
なり、本発明の記録状態が達成できる。

【００２０】このような記録状態を得るための条件は、
まず結晶膜の複屈折の大きさと変化部分の複屈折の大き
さにより、膜厚に対する変化部分の厚さの比が決まり、
その状態が得られる記録条件を選択する。この記録条件
は、主に結晶層の熱伝電率や光熱変換層の光吸収と熱特
性によって変化するが、最も寄与の大きな条件は照射時
間である。結晶膜が透明な有機物結晶膜である場合に
は、大むね１μｓｅｃ〜１０μｓｅｃの範囲が適当であ
る。これより長いと記録による変化部分の厚さが厚くな
りすぎて本発明の記録状態は得られにくい。また、これ
以下でも同様である。

【００２１】基板には、ガラス板やアクリル樹脂、ポリ
カーボネート樹脂などのプラスチック板が用いられるこ
とが多いが、このように透明な基板の場合には、記録層
と基板の間に光吸収して熱に変換する光熱変換層を設け
ればよい。光熱変換層で発生した熱が記録層に伝わり良
好な記録を形成することができる。光熱変換層は、たと
えば白金、チタン、シリコン、クロム、ニッケル、ゲル
マニウム、アルミニウムなどの金属または半金属の層を
用いればよく、この層は光の一部を反射する反射層と兼
用するこことができる。

【００２２】

【実施例】以下本発明の実施例を述べる。厚さ０．１μ
ｍのクロム蒸着膜を持つガラス板を１００℃に加熱し、
その上にパルミチン酸をのせ、溶融させた。融液の上か
ら０．１ｍｍのガラス板をかぶせ、均一な厚さの融液層
を作り、この融液層を一方向から降温しゆっくり結晶化
させた。上にかぶせたガラス板を剥離し、その上からポ
リビニルアルコール水溶液を塗布し、保護層を作成し
た。得られた結晶膜は結晶方位のそろったノーマル配向
の結晶膜であることを偏光顕微鏡とＸ線回折により確認
した。この記録媒体に波長８３０ｎｍの半導体レーザー
光を直径１μｍに集光し、線速４ｍ／ｓｅｃ、照射時間
２５０ｎｓｅｃで走査して記録を形成した。記録はライ
ンの間隔をとらずベタ状の記録とした。レーザー光の強
度は３、４、６、１０ｍＷとした。記録によって変化し
た部分の結晶状態を調べるため、まずＸ線回折を測定し
ラテラル配向であることを確認した。次に偏光を用いて
赤外線吸収スペクトルを測定し、結晶に対する偏光面の
角度を変化させたときのスペクトルの変化から、このラ
テラル配向結晶の方位が、未変化の結晶の方位に対して
規則的であることを確認した。すなわち、未変化のノー
マル配向のｂ軸と、変化部分の平均的なｂ軸の方向がほ
ぼ直交していた。非記録部分および各条件で記録した部
分について偏光顕微鏡を用いてレターデーション（Ｒ）
を測定した。また非記録部分が最も明るくなる方位（対
角位）に置いたときの、非記録部と記録部のコントラス
トを測定した。ただし、コントラスト＝｛（非記録部の
明るさ）−（記録部の明るさ）｝／（非記録部の明る
さ）とした。これらの結果を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】表１よりわかるように４ｍＷ、６ｍＷの記
録光強度では変化部分と未変化部分のＲがほぼ等しくな
り、打ち消し合って、記録部分の見かけのＲはほとんど
０となり、このとき非記録部に対する記録部分のコント
ラストは大きくなっている。これより変化部分の薄くな
る３ｍＷの記録光強度、厚くなる１０ｍＷの記録光強度
では見かけのＲは大きくなるため、コントラストは小さ
くなっている。

【００２５】次に記録強度を４ｍＷとし、照射時間を５
μｓｅｃ、１μｓｅｃ、０．２５μｓｅｃ、０．１５μ
ｓｅｃとして上記と同様に記録を形成した。同様に記録
部分のＲとコントラストを測定した結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２より、レーザー光の照射時間が長くな
ると記録による変化部分が厚くなりすぎるためコントラ
ストが低下することがわかる。

【００２８】

【発明の効果】本発明の記録、再生方法によれば前記構
成としたので、コントラストが高い記録、信頼性の高い
情報の読み出しを高速に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる記録媒体の層構成を示す断面図
である。

【図２】記録部分の状態を示す図である。

【符号の説明】

１支持体２光熱変換層３記録層４保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶膜からなる記録層を有し、該記録層
は熱を印加することによりその厚さ方向の一部分の結晶
状態が変化しかつこの結晶状態が変化した部分と未変化
の部分の光学軸がほぼ直交するものである記録媒体を用
い、結晶状態の変化部分と未変化部分のリターデーショ
ンがほぼ等しくなるように熱を印加して記録を行い、記
録された情報を偏光を用いて再生することを特徴とする
記録、再生方法。
【請求項２】記録媒体として、記録層を構成する結晶
膜が有機化合物の結晶であって熱により可逆的に配向方
向が変化する結晶からなる記録媒体を用いることを特徴
とする請求項１に記載の記録、再生方法。
【請求項３】記録媒体に対し短時間のレーザー光照射
を行って記録することを特徴とする請求項１又は２に記
載の記録、再生方法。