JPS588695A - レ−ザ記録媒体材料 - 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】 本発明は基板上に形成された薄膜層にレーザ・ビームを
照射してその反射率或いは透過率を変化させることによ
り、光学的信号を記録再生するレーデ記録媒体材料に関
するものである。

レーザ・ビームによる熱的効果を記録に利用するヒート
・モード記録方式は、（１）経年変化がなく記録保存性
が良い、（２）実時間で追加記録及び再生ができる、（
３）記録密度が磁気記録等に比べ高密度であるという特
徴のため、ビデオ・ディスク等への応用が注目されてい
る。

従来、ヒート・モード形の記録媒体としては、基板上に
染料及びバインダで記録層が形成されたもの（米国特許
第１１１７４１９号）や金属薄膜、金属酸化物、カルコ
ゲナイドガラス層を記録層として用いるレーデ記録媒体
材料が知られている。（例えばＭ、Ｌ＋Ｖｅｖｅｎｅ　
”　ＥｌｅａｔｒｏｎＩｏｎ　ａｎｄ　Ｌａ５ｅｒ　Ｂ
ｅａｍ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　’第１１回シンポジウ
ム記録（１９６９）　＋　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ誌（
１９６８）　３．１８．Ｐ、５０　、特開昭５０−４６
３１７号公報） しかし、上述したレーザ記録媒体材料では記録閾値エネ
ルギが高いため、Ａｒレーザ、　Ｈｅ−Ｎｅレーザ等高
出力レーデ光源を必要とし変調偏光器も大型のものを使
用せねばならなかった。また感度は使用するレーザで最
大どカるように工夫されていた。近年光源の小型化、変
調の高速化に対応すべく半導体レーザがレーザ記録に用
いられるようになったが、レーデ出力（・クワ−）が小
さく、発振波長が近赤外域（＃　８００　ｎｍ）である
ため従来の記録媒体では感度が低く使用が困難であった
。

一方、記録媒体として多針の情報を記録するため記録面
は広面積化を促しておシ、均一化が望まれるレーザ記録
媒体材料はバインダ塗布などの工程の省略及び製造法の
簡便さも材料に対して要求されるようになった。

本発明は半導体レーザの発振波長に適合するような近赤
外域の光エネルギーを用いて物質の状態変化を利用した
レーザ記録媒体材料に関するもので、有機物中に金属を
微粒子で分散させた薄膜を用いることを特徴として、そ
の目的は従来の材料に比べて高感度かつ製造の容易なレ
ーザ記録媒体材料を提供することである。

すなわち、本発明は有機物と金属を同時に真空蒸着する
ことにより有機物中に金属微粒子を分散させた薄膜から
なることを特徴とするものでおる。

本発明に用いられる有機物としては、例えばフルオレセ
イン、フタロシアニン、ディスボーズイエロー５１．ス
クアリリウム色素などから選ばれる有機染料、或いはヂ
リノ母うキシリレン等を挙げることができる。

本発明に用いる金属微粒子としては、例えばＴｏ＋Ｂｌ
、Ａｇ等を挙げることができる。この金属微粒子は粒径
が１００Ｘ以下のものを用いるととが望ましい。

なお、上記有機物に対する金属微粒子の分散量は８０Ｖ
ｏ１％以上にすることが望ましい。但し、金属微粒子の
分散量は形成する薄膜の厚さを考慮することが必要で、
該薄膜を薄くする場合は金属微粒子の分散量を上記範囲
でも多い側に設定することが好ましい。

次に、本発明の詳細な説明する。

第１図は以下の実施例１〜７で用いるレーザ記録媒体材
料の製造装置である。図中１１は真空容器であシ、この
真空容器１１の上部内壁には基板ホルダ１２が懸下され
ている。この基板ホルダ１２の下方にはシャッタ１３が
配設されている。前記真空容器１ノの下部には高融点金
属からなる２つの蒸着ポート１４１，１４２が設けられ
、かつこれらポー）　１４１　＋　１　’２には加熱電
源１５１，１５２′Ａ′１″夫々接続されている。また
、前記真空容器１１には該容器１１内のガスを排気する
ための真空ポンプ１６が連結されている。

上述した製造装置を用いてレーデ記録媒体材料を作製す
るには、まず基板ホル〆１２に所望の基板１７を保持さ
せ、真空ポンプ１６を作動５− して真空容器１１内を真空した後、有機物を一方の蒸着
＆−）２４．に収容し、該デート１４１に加熱電源１５
．から通電して加熱し、真空容器１１を有機物の蒸気で
満たし、一定圧に保つ。

つづいて、他方の蒸着ポート１４２に金属を収容し、同
様に加熱して金属を蒸発させる。蒸着ポート１４□から
蒸発した金属は真空容器１ノ内の有機物蒸気と衝突して
微粒子を形成する。この状態でシャッタ１３を開くこと
により基板１７上に有機物層に金属微粒子が分散した薄
膜１８が形成される。こうした薄膜１８の形成に際し、
有機物蒸気の圧力調整によって金属微粒子の径及び薄膜
中の金属微粒子の含有量を制御することができる。

以下にこの装置を用いて作製したレーザ記録媒体の実施
例を示す。

実施例１ 有機物としてフルオレセインを用い金属としてＴｏを用
い、ガラス基板上で蒸着速度が体積比２対１になる様に
各蒸着＆−ト１４１．１４□ヘ６− の電流を制御したのちシャッター１３を開くと基板１７
上にＴｅ金属微粒子が分散したフルオレセイン膜が生成
する。フルオレセイン蒸気圧がＩ　Ｘ　１０−５Ｔｏｒ
ｒ程度でＴｅ微粒子は約１００Ｘの大きさとなる。全体
の膜厚を０．３μｍにした時点で蒸着を終える。生成し
た膜はオレンジ色透明のフルオレセイン膜に分散Ｔｅの
金属光沢が混ざシ、表面は金属光沢を呈した灰オレンジ
色の膜と外る。

得られたレーザ記録媒体材料は、分散させたＴｅ微粒子
の吸収のため半導体レーザ発振領域（り８００　ｎｍ）
で１０５ｃｍ−’以上の吸収係数を持つ。この媒体に光
ビーム径１．５　Ｘ　１．８μｍ１媒体面でのパワー６
．０ｍＷの半導体レーデパルス（８３０ｎｍ　）で書き
込みを行々うところ、第２図に示す如く、入射レーザ光
が基板２１上の薄膜２２に吸収され、熱でＴ・微粒子及
びフルオレセインが蒸発昇華し薄膜・２′２に記録ビッ
ト２３が形成された。この時、ビット形成に必要なパル
ス幅は１００　ｎ５ｅｅが閾値となシ約３０　ｍＪ贋７
− の感度に相当する値を示した。ビット形成によシ薄膜表
面の反射率が減少し、ノクワーを弱めたレーザ光で走査
することによシ第３図に示す如く薄膜表面での反射率が
変化し、信号記録の有無を知ることができた。なお、第
３図中の３１は未記録部の反射率、３２は記録ビットの
反射率で３１に比べて低下している。

実施例２ 実施例１と同様にガラス基板上にフルオレセイン層中に
Ｂｉの微粒子を体積比で２対１０割合にて分散させた薄
膜を作製した。得られた薄膜に前記実施例１と同条件の
半導体レーザパルスで書き込みを行なったところ、第４
図に示す如く入射レーザ光が基板４１上の薄膜４２に吸
収され、フルオレセイン及びＢｉ微粒子の一部が蒸発昇
華し、薄膜４２に記録ビット４３が形成されると共に、
残夛のＢｉ微粒子が融解してピット４３の周辺にブリッ
ジ部４４が形成された。この時、ビット形成に必要なノ
クルス幅は１２０　ｎｇｅｃで約３５　ｍ５７ｃｍ２の
感度に相当する値を示した。

８− ビット形成によシ薄膜表面の反射率が減少し、ノ９ワー
を弱めたレーザ光で走査することによシ第５図に示す如
く薄膜表面での反射率が変化し、信号記録の有無を知る
ことができた。なお、第５図中の５１は未記録部の反射
率、５２はブリッジ部の反射率、５３は記録ビットの反
射率を示す。

実施例３ まず、ガラス基板上に０．２０μｍのフルオレセイン膜
を形成し、更にＴｅ微粒子とフルオレセインを体積比で
９：１の割合にて含む厚さ２００Ｘの薄膜を前記フルオ
レセイン膜上に形成した。

得られた二層構造膜は反射率が４０ｃ１６以上となる。

この二層構造膜に前記実施例１と同条件の半導体レーザ
ノｆルスで書き込みを行なったところ、第６図に示す如
く入射レーザ光が基板６１のフルオレセイン膜６２上の
薄膜６３にほとんど吸収され、この薄膜６３のレーザ入
射部が蒸発昇華して記録ビット６４が形成された。この
時、記録閾値は８０　ｎ５ｅｏで約２５　ｍ５７ｃｍ２
の感度−９＝ に相当する値を示した。また、前記実施例１と同様にレ
ーザ光で走査することにより第７図に示す如く薄膜表面
での反射率が変化し、信号記録の有無を知ることができ
た。なお、第７図中の７１は未記録部の反射率、７２は
基板上のフルオレセイン膜の反射率、７３は記録ビット
の反射率を示す。

実施例４ ガラス基板上に実施例１と同様な方法でＡｇ微粒子とデ
ィスノ臂−スイエロー５１を体積比で２：１の割合にて
含む厚さ２００Ｘの薄膜を形成した。得られた薄膜にｉ
Ｒルス幅５００　ｎ５ｅｅ以下の半導体レーザパルスで
書き込みを行なったところ、第８図に示す如く基板８１
上の薄膜８２に色素層の結晶化による反射率が増加した
記録ビット８３と昇華による記録ビット８４が形成され
た。この時、記録閾値は８０　ｎ５ｅｃで約２５ｍＪ／
ｃＩｎ２の感度に相当する値を示した。こうした薄膜を
レーザ光で走査することにより第９図に示す如く薄膜表
面での反射率が変化し、信１０− 号記録の有無を知ることができた。なお、第９図中の９
１は未記録部の反射率、９２は結晶化による記録ビット
の反射率、９３は昇華による記録ピットの反射率を示す
。

また、パルス幅５００　ｎ５ｅｃ以上の半導体レーザで
書き込みを行なったところ、Ａｇ微粒子の融解と染料の
昇華によって反射率の低下した記録ピットが形成された
。この記録閾値は５００ｎｌｅｅで約３００　ｍＪΔｉ
の感度に相当する値を示した。

実施例５ ■ ポリノやラキシリレン（）臂リレン）を有機物とする場
合、以下の方法を用いる。蒸発炉で蒸発されたパラキシ
リレン・ダイマーは６５０℃前後に加熱された分解炉を
通シモノマーに分解された後、２５℃の低温ガスとし蒸
着室へ導入される。蒸着室は第１図に示した蒸着ポート
１４１゜１４□があシそれからＴｏが蒸着される。この
方法で基板１７にＴｏ微粒子を体積比２：１で分散させ
たＴｅ分散ポリパラキシリレン薄膜を作製した。この薄
膜に半導体レーザパルスの書き込みを行なうところ、分
散されたＴｏ微粒子の結晶化が起とシ、第１０図に示す
如く基板１０１上の薄膜１０２に反射率が増加した記録
ピッ）　１０３が形成された。この記録閾値は２００　
ｎ５ｅｃで約６０ｍυ飾２の感度に相当した。こうした
薄膜をレーデ光で走査することによシ、第１１図に示す
如く薄膜表面での反射率が変化し、信号記録の有無を知
ることができた。なお、第１１図中の１１１は未記録部
の反射率、１１２は記録ピットの反射率を示す。

実施例６ 基板に鏡面を作る金属、例えばＡｔを蒸着して反射層と
し、更にこの反射層上に厚さ０．２５μｍのフルオレセ
イン膜を蒸着した後、Ｔ・微粒子をフルオレセイン層に
体積比９：１で分散させた厚さ２００Ｘの薄膜を積層し
た。こうした積層構造にすることによって書き込みレー
デ光は反射層と薄膜との間で干渉を起こし、反射率は５
チ以下に減少する。このままでレーザ記録媒体として用
いることが可能であるが、更に表面にポリパラキシリレ
ン層を０．５μｍ積層し、保護層を形成した。

得られた積層膜に半導体レーザパルスで書き込みを行な
ったところ、第１２図に示す如くレーデ光が基板１２１
に積層された反射膜１２２及びフルオレセイン膜１２３
上の薄膜１２４に吸収され、昇華及び融解して露出した
薄膜１２４に記録ピット１２５が形成されると共に保護
層１２ダ下の薄膜１２４にも記録ピット１２（が形成さ
れた。この時の記録閾値は保護層のない箇所では２０　
ｎ５ｅｃ　、保護層の存在する箇所では３０　ｎ１ｌｌ
ｅで、約６　ｍＪ／１ｍ２、約１０　ｍＪ／ｃｍ２の感
度に相当する値を示した。また、かかる積層膜をレーザ
光で走査することによシ第１３図に示す如く積層膜表面
での反射率が変化し、信号記録の有無を知ることができ
た。なお、第１３図中の１３１は保護層のない箇所での
未記録部の反射率、１３２は保護層の存在する箇所での
未記録部の反射率、１３３は保護層のない箇所での１３
− 記録ピットの反射率、１３４は保護層の存在する箇所で
の記録ピットの反射率、を示す。

実施例７ 実施例１と同様にアクリル基板上にＢ１の微粒子を銅フ
タロシアニン膜中に体積比１対２の割合で分散させた薄
膜を作製した。この薄膜に半導体レーザパルスで書き込
みを行なったところ、第１４図に示す如く基板１４１上
の薄膜１４２の銅フタロシアニン及びＢ１微粒子の一部
が蒸発昇華して記録ピット１４３が形成されると共に残
シのＢ１微粒子が融解してビット１４３の周近にブリッ
ジ１４４が形成された。この記録ビット形成に必要なレ
ーザの）４ルス幅は１４０　ｎｓａ。

で約４０　ｍＪ／ｃｍ２の記録感度に相当した。また、
こうした薄膜をレーザ光で走査することにより第１５図
に示す如く薄膜表面での反射率が変化し、信号記録の有
無を知ることができた。なお、第１５図中の１５１は未
記録部の反射率、１５２は記録ピットの反射率を示して
いる。

＝１４− 実施例８ 実施例１と同様にガラス基板上にＴｅの微粒子をジメチ
ルアミノスクアリリウム膜中に体積比１対３の割合で分
散させた薄膜を作製した。得られた薄膜に半導体レーザ
ノ９ルスで書き込みをび’ｒｅ微粒子の一部が蒸発昇華
して、薄膜は記録ピット１６３が形成された。ピット形
成に必要なレーザのパルス幅は１．００　ｎ５ｅｃで約
３０ｍＪ／６ｎ２の記録感度に対応している。徒だ、こ
うした薄膜をレーザ光で走査することによシ第１７図に
示す如く薄膜表面での反射率が変化し、信号記録の有無
を知ることができた。なお、第１７図中の１７１は未記
録部の反射率、１７２は記録ビットの反射率を示す。

上記実施例１〜７よシ明らかな如く本発明で得られたレ
ーザ記録媒体材料は基板上への２種類の物質の蒸着とい
った方法で基板加熱などを用いずに簡便かつ均一なレー
ザ記録媒体を得ることができる。このため基板材質はプ
ラスチックス等熱によって変形する物質も用いることが
できる。

また半導体レーザ光を吸収するＴｏ　ｒ　Ｂｉ　ｐ　Ａ
ｇ等金属、半金属の物質（吸収係数大）が微粒子状とな
シ、熱伝導率が金属類と比べ非常に小さな昇華性有機物
マトリックス（吸収係数小）に分散されているため、レ
ーデ光照射によシ以下の作用でピットが形成される。

（１）　　照射レーデ光は分散された金属微粒子に吸収
される。微粒子状のため表面積は同一体積の連続した蒸
着膜に比べ非常に大きくて有効に吸収され、内部で熱に
変換される。

（２）発生した熱によって微粒子状Ｔｏ　、　Ｂｉ　、
Ａｇは各々それ自身昇華、融解するが、同時に熱拡散に
よって周囲に熱を伝える。ところが有機マトリックスは
熱伝導率が非常に小さいため、発生した熱は金属・半金
属膜と比べて拡散が小さく局部に集中するため極めて高
温となる。

（３）有機物マトリックス自身も金属に比べ同等かそれ
以下の温度で昇華性を持っているため、有機物マトリッ
クスは昇華蒸発すると同時に吸収体である金属微粒子も
昇華・融解を始める。

この結果、レーザ記録媒体はレーデ光照射によって昇華
・融解による記録ピットを生じることになる。

以上詳述した如く、本発明によって得られたレーザ記録
媒体は、金属・半金属のみの蒸着膜、或いは有機物マト
リックスのみの膜（例えばＴｅ膜、フルオレセイン膜）
に比べて有効な光吸収と熱の集中を持たらすため高い半
導体レーザ記録感度を持ち、更に分散させる金属微粒子
に濃度勾配を持たせることによって薄膜干渉効果を用い
て、記録ピットの読み出し時のコントラストを高めるこ
とができ、もって高感度から高コントラストの読み出し
性を持ち、大面積均一媒体も容易に達成できる等顕著な
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のレーデ記録媒体材料を得るための製造
装置の一形態を示す概略図、第２図−１７＝ は本発明の実施例１で得られたレーデ記録媒体の書き込
み後の状態を示す概略図、第３図は第２図の記録媒体の
反射率を示す特性図、第４図は本発明の実施例２で得ら
れたレーザ記録媒体の書き込み後の状態を示す概略図、
第５図は第４図の同媒体の反射率を示す特性図、第６図
は本発明の実施例３で得られたレーザ記録媒体の書き込
み後の状態を示す概略図、第７図は第６図の同媒体の反
射率を示す特性図、第８図は本発明の実施例４で得られ
たレーデ記録媒体の書き込み後の状態を示す概略図、第
９図は第８図の同媒体の反射率を示す特性図、第１０図
は本発明の実施例５により得られたレーデ記録媒体の書
き込み後の状態を示す概略図、第１１図は第１０図の同
媒体の反射率を示す特性図、第１２図は本発明の実施例
６によシ得られたレーデ記録媒体の書き込み後の状態を
示す概略図、第１３図は第１２図の同媒体の反射率を示
す特性図、第１４図は本発明の実施例７によシ得られた
レーザ記録媒体の書き込み後の状態を示す１８− 概略図、第１５図は第１４図の同媒体の反射率を示す特
性図、第１６図は本発明の実施例８によシ得られたレー
ザ記録媒体の省き込み後の状態を示す概略図、第１７図
は第１６図の同媒体の反射率を示す特性図である。 ＩＩ・・・真空容器、１３・・・シャッタ、１４１゜１
４□・・・吸着ポート、１５１＊１５□・・・加熱電源
、１６・・・真空Ｉｌｅンゾ、１７，２１，４１，６１
゜８１．１０１，１２１，１４１，１６１・・・基板、
２２．４２．６３，８２，１０２，１２４゜１４２．１
６２・・・薄膜（／！ｉ体）、２ｓ、４３゜６４．８４
，１０３，１２５，１２６，１４３゜１６３・・・記録
ビット。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦＝１９＝ 才１図 才１０図 才１２図 Ｚ１ 才１４図 オ１６図 才１１図 才１３図 ５Ｆ１５図 才１７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　有機物と金属を同時に真空蒸着することによシ有
   機物中に金属微粒子を分散させた薄膜からなることを特
   徴とするレーザ記録媒体材料。 ２、　　有機物としてフルオレセイン、フタロシアニン
   、ディスボーズイエロー５１．スクアリリウム色素から
   選ばれる昇華性有機染料を用い、これに分散させる金属
   微粒子としてＴｏ　、　Ｂｌ　。 Ａｇを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のレーザ記録媒体材料。 ３、　有機物としてポリパラキシリレンを用い、これに
   分散させる金属微粒子としてＴｏ　、　Ｂｉ　、Ａｇを
   用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ記録媒体材料。 ４、有機物中に金属微粒子を分散させた薄膜の上面に保
   護層を、下面に反射層を被覆したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項乃至第３項いずれか１項記載のレーザ
   記録媒体材料。