JPS6137481A - 光記録素子 - Google Patents

光記録素子

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JPS6137481A
JPS6137481A JP59159109A JP15910984A JPS6137481A JP S6137481 A JPS6137481 A JP S6137481A JP 59159109 A JP59159109 A JP 59159109A JP 15910984 A JP15910984 A JP 15910984A JP S6137481 A JPS6137481 A JP S6137481A
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layer
film
light
color
substrate
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JP59159109A
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Yukio Nishimura
征生 西村
Harunori Kawada
河田 春紀
Masahiro Haruta
春田 昌宏
Yutaka Hirai
裕 平井
Noritaka Mochizuki
望月 則孝
Takashi Nakagiri
孝志 中桐
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Original Assignee
Canon Inc
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  • Heat Sensitive Colour Forming Recording (AREA)
  • Thermal Transfer Or Thermal Recording In General (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は有機材料を利用した光記録素子に関し、特に高
度に分子配量されたイ゛1機薄膜を利用した高信頼・高
密度記録の可能な光記録素子に関するものである。
[従来の技術] 最近、オフィス・オートメーション(OA)ノ中心的記
録(憶)素子として光ディスクが脚光を集めている。そ
の理由は光ディスク一枚で、大量の文書、文献などを記
録(又は記憶)できるからであり、したがって該光ディ
スクを用いる情報記憶装置を導入するとオフィスにおけ
る文書、文献の整理、管理に一大変革をもたらすものと
期待されている。又、該光デイスク用記録材料としては
安価性、製作容易性、高密度記録性等の特徴を有する有
機材料が注目されている。
この様な有機記録材を用いる従来技術の中で。
特に発色剤と期化剤の接触による発色反応を利用する二
成分系の光記録素子が報告されている(日経産業新聞 
昭和58年10JJ 18 B ) 。
従来の該光記録素子の1例を図面に基づいて説明すると
、第2図(a)に示す様に発色剤層7と期化剤層5とが
光吸収層8によって隔てられて基板l上に積層された構
成からなるものである。
発色剤(ロイコ体)及び期化削は各々単独で存在すると
きは無色又は淡色である。
該記録素子に記録を行うときは、第2図(b)に示す様
に光吸収層6の所望の位置にレーザ光8を照射すると、
光吸収層のレーザ光を照射された部分はレーザ光を吸収
して溶融し破れて小さな穴があく。
その結果、第2図(C)に示す様に光吸収層6によって
隔てられていた発色剤と期化剤がこの小さな穴を通じて
混ざり合い発色する。情報はこの発色点9の形で記録な
いし記憶され、読み出しは別の光源で該記録素子上を走
査し発色点による反射−(<、透過率等の変化を検出す
ることにより行われる。
[発明が解決しようとする問題点] 上記の光記録素子に於いて、記録Ω高密度化を図るため
には光吸収層6が極力薄く、平坦で、かつIQ厚のむら
のないものが望ましい、しかしながら、従来の光記録素
子において、光吸収層は例えば真空蒸着法又は回転塗布
法などによって基板上に被nQされているため、厚さを
200〜500 A以下に薄くシようとすればピンホー
ルが多゛発じやすく、このピンホールの箇所で発色剤と
期化剤の2成分が接触して発色するため、信頼性に欠け
る欠点があった。その上、前記の従来の被膜方法で形成
される各層の膜内の分子分布配向がランダムであるため
、光照射に伴って膜内で光散乱が生じ、微視的にみた場
合、各光照射の度に生ずる化学反応の度合が異なってく
る。さらに、上述の被膜方法では光ディスクの基板を大
面積化すると、膜厚のむらが生じ、記録品質のむらが発
生する等の欠点があった。
したがって、光記録素子としては、膜内の分子分布・配
向が一様で、ピンホールも膜厚のむらもないことが望ま
しく、またできる限り膜厚が薄いことが、記録の高密度
化、高信頼化のために要望される0本発明はかかる要望
に鑑みてなされたもので、本発明の目的は高信頼・高雀
度記録が可能な光記録素子を提供することにある0本発
明の別の目的は製作容易で安価な光記録素子を提供する
ことにある0本発明のさらに別の目的は大面積の光記録
素子を提供することにある。
[問題点を解決するための手段]及び[作用]即ち、本
発明は通常無色ないし淡色の発色性化合物からなるA層
と、前記発色性化合物と接触して発色せしめる助色性化
合物からなるB層とを積層し、さらに光吸収層を設けて
なり、かつ(イ) tiif記B層は助色性化合物の単
分子膜又はその累積膜からなる層、 から構成されることを特徴とする光記録素子である。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明に係わる光記録素子は通常無色ないし淡色の発色
性化合物からなるA層と、前記発色性化合物と接触して
発色せしめる助色性化合物とを積層し、さらに光吸収層
を設けた構成からなるものであり、該A層及びB層には
互に接触、混合することにより発色する物質を組合せて
用いることがノ、(本市に要請される。この様な関係に
あるA層の通常無色ないし淡色の発色性化合物及びB層
の前記発色性化合物と接触して発色せしめる助色性化合
物の具体例を示すと (イ) 酸性物質(B層)と該酸性物質に接触すること
によって発色する染料のロイコ体(色素前駆体)(A層
) (ロ)酸化剤(B層)と該酸化剤に接触することによっ
て発色する染料のロイコ体(A層)(ハ)還元剤(B層
)と該二元剤に接触することによって発色する染料のロ
イコ化(A層)(ニ)還元剤(B層)とステアリン酸f
J、2鉄のように還元されると発色する酸化剤(A層)
(ホ)酸化剤(B層)と没食子酸のように酸化されると
発色する還元剤(A層) 等が挙げられる。
前記(イ)の場合をさらに詳しく例示すれば、染料のロ
イコ体と接触して反応し発色せしめるB層の酸性物質と
しては、ベンゼンスルホン酸等の芳香族スルホン酸化合
物、安υ、香酸等の芳香族カルボッ酸類、バルミチン酸
LL+5H3/eooH)、ステアリン酸(c+7H3
5coon) 、アラキシン酸(CnH3yCOOH)
等の高級脂肪酸カルボン酸類、p−t−ブチルフェノー
ル、α−ナフトール、β−ナフトール、フェノールフタ
レイン、ビスフェノールA、4−ヒドロキシジフェノキ
シド、4−ヒドロキシアセトフェノン等のフェノール性
化合物等が挙げられる。
次に、前記酸性物質と接触して反応するA層の染料のロ
イコ体としては例えば、トリフェニルメタン系、フルオ
ラン系、フェノチアジン系、オーラミン系、スピロピラ
ン系等があり、それ等に含まれる具体的な化合物の詳細
を提示すると第1表の通りである。
本発明においてB層は中分子膜又はその累積1模からな
る層から形成されるために、前記の助色性化合物は分子
内の適当な部位に親木基、疎水基又はその両方の基を導
入した誘導体を用いる必要がある。
疎水ノ^及び親木基には一般に使用されるものであれば
如何なるものでも用いることができるが、特に好ましく
は疎水基としては炭素原子数5〜30の長鎖アルキルノ
^、親水ノ、(とじてはカルボキシル基及びその金属塩
(例えばカドミウム塩)が望ましい。
他方、A層は従来の被膜方法により形成される膜であれ
ば如何なる膜でもよく、それ等の中で例えば蒸着膜、塗
布膜、も浸mlり、ラミネート等の堆積膜からなる層が
好ましい。
なお、A層及びBfiの膜厚は200人から1oILの
範囲が望ましく、好適には1,000 Aから1−の範
囲である。
次に、本発明における光吸収層の形成に用いられる光吸
収性物質としては赤外線を吸収する光吸収色素であれば
如何なるものでもよく、例えば赤外線を吸収して溶融す
る溶融性光吸収色素、又は赤外線を吸収して昇華する昇
華性光吸収色素も用いることができるが、特に非溶融性
色素、非昇華性色素が好適である。
該かる光吸収色素の一例をあげれば、銅フタロシアニン
、バナジウムフタロシアニン等の金属フタロシアニン、
フルオレスセイン等のキサンチン系色素等がある。
該光吸収層は従来の被膜方法により形成される膜であれ
ば如何なる膜でもよく、それ等の中で例えば蒸着膜、塗
布膜、浸f?tll!2、ラミネート等の堆積膜からな
る層が好ましい。
なお光吸収層の膜厚は!30人からt 、ooo人の範
囲が望ましく、好適には140Aから400人の範囲で
ある。
また、本発明において基板に使用される材料としては、
シリコン等の半導体材料、アルミ等の金属材料、好適に
は強化ガラス、更に好適にはアクリル(PMMA) 、
ポリカーボネート(pc) 、ポリプロピレン、ポリI
!4化ビニール(PVG ) 、ポリスチレン等のプラ
スチック材料、セラミック材料が好ましい。
本発明に係わる光記録素子はB層が助色性化合物の単分
子119又はその累積nりからなる層から構成されるこ
とを1つの特徴とするものである。
かかる分子の高秩序性及び高配向性を有する単分子膜又
はその累積膜を作成する方法としては、例えば1.La
ngmuirらの開発したラングミュア・プロジェット
法(La法)を用いる。ラングミュア・プロジェット法
は、例えば分子内に親木基と疎水基を有する構造の分子
において、両者のバランス(両親媒性のバランス)が適
度に保たれているとき、分子は水面上で親木基を下に向
けて単分子の層になることを利用して単分子膜または単
分子の累積膜を作成する方法である。水面上の単分子層
、 は二次元系の特徴をもつ0分子がまばらに散開して
いるときは、一分子当り面vIAと表面圧■との間に二
次元理想気体の式、 nA=kT が成り立ち、“°気体膜”となる、ここに、にはポルツ
マン定数、Tは絶対9度である。Aを十分小さくすれば
分子間相互作用が強まり二次元固体の°°凝縮膜(また
は固体膜)”になる、凝縮膜はプラスチック基板、ガラ
ス:J、ti板などの種々の材質や形状を有する担体の
表面へ一層ずつ移すことができる。
次に本発明に使用する助色性化合物である親木基、疎水
基を併有する有機分子の単分子膜又はその累積膜を形成
する方法についてさらに詳述する。
まず該有機分子をベンゼン、クロロ系ルム等の揮発性溶
剤に溶解し、シリンダ等でこれを第3図に概略した重分
−子累積11り形−成装置の水槽lO内の水相11上に
展開させる。
該有機分子は、溶剤の揮発に伴って、親木基12を水相
に向け、疎水基13を気相に向けた状態で水相11上に
展開する。
次にこの析出物(有機分子)が水相11上を自由に拡散
して広がりすぎないように仕切板(または浮子)14を
設けて展開面積を制限して11り物質の集合状態を制御
し、その集合状態に比例した表面圧■を得る。この仕切
板14を動かし、展開面積を縮少して膜物質の集合状態
を制御し、表面圧を徐々に上昇させ、累積膜の製造に適
する表面圧■を設定することができる。この表面圧を維
持しながら静かに清浄な基板14を垂直に上下させるこ
とにより単分子1121Bが基板上に移しとられる。単
分子膜1Bは以上で製造されるが、単分子層形成条件1
7は前記の操作を繰り返すことにより所望の累積数の単
分子層累積膜が形成される。
例えば表面が親木性である基板15を水面を横切る方向
に水中から引き上げると該有機分子の親木基が基板15
側に向いた単分子層18が基板15上に形成される。前
述のように基板15を上下させると、各工程ごとに1枚
ずつ単分子Hteが積み重なっていく、成膜分子の向き
が引上げ工程と浸せき工程で逆になるので、この方法に
よると各層間は有機分子の親木基と親木基、有機分子の
疎水基と疎水基が向かい合ういわゆるY型膜が形成され
る(第4図(a) ) 。
Y型膜は有機分子の親水基同志、疎水基同志が向い合っ
ているので強固である。
それに対し、基板15を水中に引き下げるときにのみ、
基板面に該有機分子を移し取る方法もある。
この方法では、累積しても、成膜分子の向きの交代はな
く全ての層において、疎水基が基板15側に向いたX型
膜が形成される(第4図(b) ) 、反対に全ての層
において親木基が基板15側に向いた累積膜はX型膜と
呼ばれる(第4図(C))。
X型膜は基板15を水中から引上げるときにのみ、基板
面に有機分子を移し取ることによって得られる。
以上の方法によって基板上に形成される単分子膜及び単
分子層累積膜は高密度でしかも高度の秩序性・配向性を
有しており、これらの膜で記録層を構成することによっ
て、光熱的記録の可能な高密度で高解像度の記録機能を
有する記録素子を得ることができる。また、これら成膜
方法はその原理からも分る通り、非常に簡単な方法であ
り、上記のような優れた記録機能を有する記録素子を低
コストで提供することができる。
以上述べた、本発明における単分子■Qまたは単分子累
積膜を形成する基板は特に限定されないが、基板表面に
界面活性物質が付着していると、単分子層を水面から移
しとる時に、単分子膜が乱れ良好な単分子膜または単分
子層累積膜ができないので基板表面が清浄なものを使用
する必要がある。
基板−ヒの単分子膜または単分子層累積膜は、十分に強
く固定されておリノ^板からの剥離、剥落を生じること
はほとんどないが、付着力を強化する目的で基板と単分
子膜またはCli分子層累積膜の間に接着層を設もする
こともできる。さらに単分子層形成条件例えば水相の水
素イオン濃度、イオン種、水温、担体上げ下げ速度ある
いは表面圧の選択等によって付着力を強化することもで
きる。
次に、A層又は光吸収層の堆積膜の形成方法は前記発色
性化合物又は光吸収性物質にバインダーと水を添加した
水温和物を、ボールミル等を用いて粉砕混合した後、基
板等の上に従来の通常の方法で塗着して行う。
本発明に用いられる前記バインダーとしてはゼラチン、
でんぷんのごとき天然高分子物、硝酸繊維素、カルボキ
シメチルセルローズのごとき繊維素誘導体、塩化ゴム、
環化ゴムのごとき天然ゴム可塑物などの半合成高分子物
、ポリイソブチレン、ポリスチロール、テルペン樹脂、
ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタア
クリル酸エステル、ポリアクリルニトリル、ポリアクリ
ルアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルピロリドン、ポリアセタール樹脂、ポリ塩化ビ
ニル、ポリビニルピリジン、ポリビニルカルバゾール、
ポリブタジェン、ポリスチレン−ブタジェン、ブチルゴ
ム、ポリオキシメチレン、ポリエチレンイミン、ポリエ
チレンイミンハイドロクロライド、ポリ(2−アクリル
オキシエチルジメチルスルホニウムクロライド)などの
ごとき重合型合成高分子、フェノール樹脂、アミン樹脂
、トルエン樹脂、アルキンド樹脂、不飽和ポリエステル
樹脂、アリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアマイド樹
脂、ポリエーテル樹脂、珪素樹脂、フラン樹脂、チオコ
ールゴムなどのごとき縮合重合型合成高分子、ポリウレ
タン、ポリ尿素、エポキシ樹脂などのごとき付加重合型
樹脂が挙げられる。
以上に説明した方法で製造される木発す1に係わる光記
録素子の構成の1例を示すと、第1図(a)に示す通り
、発色性化合物からなるA層2と助色性化合物からなる
8層4とを積層し、ざらに該B層4の上に光吸収層3を
設けてなり、8層4が単分子膜又はその累積膜、A層2
及び光吸収層3は堆積+1iからなるa屠体で、光吸収
層3を基板l上に支持し、基板/光吸収層/B層/A層
の順に積層してなるものである。この場合A層2と8層
4とを逆にして、基板/光吸収層/A層/B層の順に積
層してもよい。
さらに、他の例を示すと、第1図(b)に示す通り、A
層2と8層4とを積層し、ざらに該A層2の上に光吸収
層3を設けて積層体を形成し、8層4を基板l上に支持
し、基板/B層/A層/光吸収層の順に積層してなるも
のである。この場合、前記と同様にA層2と8層4とを
逆にして、基板/A層/B層/光吸収層の順に積層して
もよい。
また、上記の第1図(a) 、 (b)に示すいずれの
構成においても前記の積層体を2設置上積重ねて基板に
支持してもよい。
本発明に係わる光記録素子は発色性化合物からなるA 
11.と助色性化合物からなるB層とを密着せしめて構
成されているが、従来の技術ではこの様に構成すること
は不可能であるとされていた。しかしながら本発明にお
いてはB層が分子の高度の秩序性・配向性を有する単分
子nり及びその累積膜によって形成されているため、分
子内の非反応性部位を介して、反応性部位同志を隔てる
ことができるために上記の構成をとることが可能となっ
たのである。
また、本発明に係わる光記録素子はA層とB層とを密着
させて積層し、さらに光吸収層を外側に設けて構成され
ているので、赤外線照射によって光吸収層が加熱され、
その熱伝導によってA層の発色性化合物とB層の助色性
化合物とが加熱接触して発色反応が進行し、所定の位置
に発色点を形成し情報を記録することができる。
したがって本発明に係る光記録素子は主として光ディス
クとして使用することができる。該光ディスクから、情
報を書き込んだり或いは読取ったりするための光ピツク
アップの光学系を有する情報記憶装置の1例をfJS5
図に示す。
該情報記憶装置は、制御回路27と光ピツクアップ光学
系からなる書き込み手段と、本発明に係わる光記録素子
と、出力回路28と光ピツクアップ光学系からなる読取
り手段とによって構成される。
古き込みは次のようにして行う。制御回路27は半導体
レーザ2Bの発振を制御する。従って、入力情報は制御
回路27及び半導体レーザ2Gによって光信号に変換さ
れる。光信号29は第5図に示す光ピツクアップ光学系
を通って同期回転している光ディスク18の記Q層上に
結像され、上述の発色メカニズムにより発色記録される
読取りは次のようにして行う、半導体レーザ26から発
′する低出力の連続発振光を読取り光として使う、低出
力であるから、読取り中に発色記録が行われることはな
いからである。または他の可視光用光源を読取り用光源
として用いてもよい。
該読取り用光線は光ディスク18の基板表面に結像し反
射されるが、反射率は発色点とそうでない箇所とで異な
るから、この反射光を光ピツクアンプ光学系を通してフ
ォトダイオード25の受光面にあてることにより電気信
−号に変換し、再生読み出しを行う。
該かる再生信号のコントラストを上げ、画質等の向上を
図るためには、光記録素子の基板上にアルミ等の金属反
射層を付設することが好ましい。
金属反射層の112厚は1 、000八〜2.000八
が好適である。その他必要に応じて誘電体ミラーでもよ
い。
更に、A層、B層、光吸収層等を保護するために最外層
の表面に保護層を設けてもよい、そのような保護層用材
料としては5i07等の誘電体、プラスチック樹脂、他
の重合性1膜等が好適である。
[実施例] 以下、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明する
。尚、下記において特に記述のない限り「部」は「重量
部」を、1%」は「重量%」を表わすものとする。
実施例1 (1)光吸収層の形成方法 厚さ10m■、直径18hmの円板上のガラス(ディス
ク)基板を充分に清浄にした0次に、光吸収性物質であ
るバナジウムフタロシアニン7部、バインダーとしてポ
リビニルアルコール1部、水40部を混合し、さらにボ
ールミルを用いて数時間、粉砕混合し、基板−Lに回転
塗布して、バインダー中に分散したバナジウムフタロシ
アニンの堆積膜(膜厚0.015 pL)を形成した各
試料を得た。
(2)B層の形成方法 次に、前記(1)で(y)だ各試料のガラス基板−ヒに
形成した光吸収層の上に、前述の単分子累積装置を用い
て助色性化合物であるアラキシン酸の?n分子累積膜を
形成した。
該アラキシン酸の単分子累積膜の形成方法は、下記のよ
うに行った。
光吸収層を形成した基板が水面と垂直になるようにして
、基板を水中に沈めた後、アラキシン酸ヲ濃度2 X 
10−3mol/ lのクロロホルム溶液にして水面上
に滴下し単分子膜を水面」二に展開する0表面圧を30
dyne/cmに設定し、速度2 cm/winで基板
を上下して第2表に示す各層に累積した単分子累積膜(
Y型膜)を各試料に作成した。
(3)A層の形成方法 次に、前記(2)で各試料のガラス基板上に形成したB
5の上に発色性化合物であるクリスタルバイオレットラ
クトンの堆積膜を形成した。
形成方法はクリスタルバイオレットラクトン7部、バイ
ンダーとしてポリビニルアルコール1部、水100部を
混合し、さらにボールミルを用いて数時間、粉砕混合し
、基板のB層上に回転塗布して、バインダー中に分散し
たクリスタルバイオレットラクトンの堆積膜(11り厚
mu−)を得た。
(4)性能試験 上述の方法により製作された本発明に係る光記録素子と
比較例として従来の同様の構成(全てが単分子膜又はそ
の累積11りを使用しないで構成)に係る光ディスクを
第5図に示す情報記憶装置を用いて以下の記録条件下で
記録した後、読取り再生を行うことにより両者の性能比
軸を行った。
く記録条件〉 半導体レーザ波長 830n+m レーザ出力  6〜9mW 記録周波数  5 MHz 光ディスクの回転数 1.80Orpm以上の条件下で
読み出しをレーザ出力1mWで行い、信号/雑音比を求
めた結果を第2表に示す。
第2表の結果よりNo、l(B層が単分子膜からなる場
合)とN006とを比較すると、No、1の方が信号/
雑音比において顕著に優れることが認められる。 No
、1とNo、Bはほぼ同じ膜厚であるが、性能にこのよ
うな差異が生ずるのはNo、1の方がピンホール等の欠
陥が少ないためと思われる。
同様に、No、2〜No、5 (B層が単分子の累vx
ntxからなる場合)とNo、7との比較では、No、
2〜No、5の方が信号/雑音比において優れることが
認められる。
[発明の効果] 以上説明した様に本発明に係わる光記録素子はB層が単
分子膜又はその累積膜からなる層、A層及び光吸収層は
堆積膜からなる層で構成されているので2以下に示すよ
うな優れた効果がある。
(1)従来の単分子膜又はその累積膜を使用していない
光記録素子と比較して信号/雑音比が高く。
記録の信頼性を向上させることかで−きる。
(2)光記録素子のピンホール等の物理的欠陥を大幅に
減少させることができる。
(3)従来の光記録素子と比べて、より高密度記録が可
能である。
(4)光記録素子の大面積化が可能である。
(5)光吸収層がA層とB)3との間に介在しないため
に発色効率及び忠実性が向上する。
(6)光吸収層がA層とB層との間に介在しないために
実質記録層を薄くすることができ、より高密度記録が可
能である。
(7)発色効率が良く、発色剤等としてすぐれているが
、単分子膜又はその累v1膜を形成しにくい材ネ′1、
又は単分子膜又はその累v1vを形成しやすい誘導体に
化学変化(合成)することが経費上困難な材料を堆積膜
に用いることができる利点がある。
(8) m屠体の一部に堆Mi膜を用いているので、感
度が向上し、製作の際に材料の選択の巾が広く製造が容
易であり、又読み取りの際コントラストと非コントラス
トの差がつきやすい等の光学侃性上の効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及びf7’51図(b)は各々本発明に係
わる光記録素子の実施態様を示す概略構成断面図、第2
図(a)〜第2図(C)t±従来の光記録素子の記録プ
ロセスを示す説明図、第3図は単分子累積膜形成装置の
概略構成断面図、第4図(a)〜i4図(C)は単分子
累積膜の作製工程図及び第5図は情報記憶装置のブロッ
ク図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)通常無色ないし淡色の発色性化合物からなるA層
    と、前記発色性化合物と接触して発色せしめる助色性化
    合物からなるB層とを積層し、さらに光吸収層を設けて
    なり、かつ(イ)前記B層は助色性化合物の単分子膜又
    はその累積膜からなる層、 から構成されることを特徴とする光記録素子。
JP59159109A 1984-07-31 1984-07-31 光記録素子 Pending JPS6137481A (ja)

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JP59159109A JPS6137481A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 光記録素子
US07/233,902 US4933221A (en) 1984-07-31 1988-08-17 Optical recording device

Applications Claiming Priority (1)

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JP59159109A JPS6137481A (ja) 1984-07-31 1984-07-31 光記録素子

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