JPS61194654A - 情報記録再生装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は新規な情報記録再生装置に係り、特に光、熱エ
ネルギにより記録媒体の結晶構造を変化させて、情報を
記碌、消去、再生する情報記録再生装置、じ関虜）。

〔発明の背景〕

近年、情報記録の高密度化、デジタル化が進むにつれて
種々の情報記録再生方式の開発が進められている。なか
でもＶ−ザの光エネルギを情報の記録、消去、再生に利
用した光ディスクは磁気ディスクに比べ、高い記録密度
を得ることが可能であり、今後の情報記録の有力な方式
である。工業レアメタルＡ８０，１９８３　、第３７〜
４１頁（光ディスクと材料）には、光ディスクについて
詳しく解説されている。

光ディスクのうち、レーザによる再生装置はコンパクト
・ディスク（ＣＤＩとして既に実用化されている。

光ディスクにおける記録方式は、追記型と書き換え可能
型の大きく２つに分けられる。前者は１回の書き込みの
みが可能であり、消去はできない。

後者はくり返しの記録、消去が可能な方式である。

追記型の記録方法はレーザ光により記録部分の媒体を破
壊あるいは成形して凹凸をつけ、再生にはこの凹凸部分
でのレーザ光の干渉による光反射量の変化を利用する。

追記型の記録装置における記録媒体にはｔｅｌｌｕｒｉ
ｕｍ　　（元素記号Ｔｅｌ或はその合金を用い、材料の
溶解或は昇華を利用して凹凸を形成することか一般に知
られている。但し、この糧の媒体材料は毒性を有すると
いう問題を含んでいる。

書き換え可能型の記録媒体としては光磁気材料が主流で
ある。この光磁気材料を用いた記録装置の記録、再生方
法は光エネルギ會利用してキュリ一点あるいは補償点温
度付近で媒体の局部的な磁気異方性を反転させて記録し
、その部分での偏光入射光の磁気ファラデー効果及び磁
気力効果による偏光面の回転量にて再生する。この方法
は書き換え可能型の最も有望なものとされ、数年後の実
用化會目指し精力的な研究開発が進められている。

しかし、現在のところ偏光面の回転量の大きな材料がな
く多層膜化などの種々の工夫を施してもＳ／Ｎ、Ｃ／Ｎ
などの出力レベルが小さいという大きな問題がある。そ
の他の嘗き換え可能型の記録方式としては、記録媒体に
非晶質と結晶質の可逆的相変化を有する材料を用いて可
逆的相変化による反射率変化を利用したものがある。ま
た、追記型においても結晶質と非晶質との一方向の相変
化を利用したものも知られている。しかし、これらの方
式は非晶質相の結晶化温度が低く、常温における相の不
安定さがディスクの信頼性を悪くしているという大きな
問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、容易に薔き換えができる高密度記録媒
体を用いた情報記録再生装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有
し、一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保
持し、両者の異なった結晶状態で互いに異なった体積変
化を生じる金属又は合金を用いた記録再生媒体を備えた
ことを特徴とする情報記録再生装置にある。即ち、本発
明に係る金属又は合金は固相状態で少なくとも２種類の
相を有し、それらの相の変態に伴う結晶構造の変化に伴
う体積変化を利用してベース面に凹部又は凸部を形成し
て信号９文字１図形、記号等の情報を記録し、再生する
ものである。また、前述の凹部又は凸部はベース面と同
様に平坦にできるので消去もできる。

第１図は、本発明における記録媒体の一例として（：Ｕ
−ＡＺ金合金相変態の可逆的変化による記録、消去及び
再生の原理を媒体の合金の相変態によりモデル的に示し
たものである。図のような状態図を持つＡ−８二元系合
金でのＡＢ、合金を仮想する。この組成におけるＣｕ−
Ａｔ合金の固相状態での温度領域には３つの相状態があ
る。すなわちｂ単相、（ｂ＋ｃ）相及び（ａ＋ｃ）相が
ある。結晶構造はａ、ｂ、ｃのそれぞれの単相状態でい
ずれも異なり、従って光学特性はこれらの単独では勿論
のこと、これらの混合相によっても当然異なる。結晶構
造の違いによる光学特性の違いを示す例として分光反射
率について説明する。

Ｔ１での平衡状態ではＣｒ１ｃｈ　（ａ　＋　ｃ　ｌ相
であるので合金の分光反射率はＣに近い。こｆｌ’ｅＴ
＋１で加熱し、急冷するとｂ相がＴｘｔで過冷され、Ｔ
１で合金はｂ相の分光反射率に変化する。更にこの過冷
相をＴ１より高いＴ２に加熱し冷却するとｂ相が（ａ＋
ｃｌ相に変化し、ＴＩでの平衡状態で得られたＣ相の分
光反射率に近い分光反射率に可逆的変化させることがで
きる。′ｒ１以上で加熱すればｂ相より　（ａ＋ｃ　）
相に変化させることができ、Ｔｅ以下の温度でできるだ
け高温の方が相変態の時間が短かくてすむ。以上のよう
に固体状態での相変態に伴う体積変化による分光反射率
の変化全利用して書込み、消去及び再生を行うことが可
能である。このように記録媒体としては、固体状態で可
逆的に変化するものであればよい訳でメジ、金属、非金
属、化合物等が用いられる。

記録媒体に便用できる金属としては、元素周期律表（ｌ
ｂ、Ｊｌｂ、［［ｂ、ｉｔ／ｂ、Ｖｂ、　■ｂ、■ｂ及
び■族の金属あるいはこれらの金属を生成分とする合金
があり、これらはいずれも固体状態での相変化を利用で
きる。このような金属の例として、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、
Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂ、Ａｔ、Ｇａ。

Ｉｎ、Ｔｔ、’８ｉ、Ｑｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ。

Ｓｂ、　Ｂｉ、Ｓｅ、　Ｔｅ、Ｐａ、Ｆｅ、Ｃｏ。

Ｎｉｌ几ｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔがあシ、
これらの合金も便用できる。これらの金属又は合金は前
述の如く、固相で少なくとも２種の相変化を有する。記
録媒体の材料としては、顕著な分光反射率の変化を示す
ＣＬＩ基合金が特に良好であり、Ａｇ基基合金上Ａｕ基
合金も良好である。

Ｃｕは他の金属あるいは合金に比べ体積変化とともに赤
銅色という特有の色調を示す。Ｃｕは分光反射率におい
ても約５ＱＱｎｍから長波長側に大きな反射率となる特
有の曲線が見られる。しかも、Ｃｕに他の元素を合金化
するとこの赤銅色は合金の相の変化、結晶構造の変化に
対応して他の色にｆｆｉ化する。たとえば、ＣｕにＡｔ
、Ｑａ、　Ｉｎ。

Ｓｎ、Ｓｉ、　Ｓｎ及びＺｎの少なくとも１種を含有す
ると合金の色調は赤銅色から黄金色に変化し、それに伴
い分光反射率も変化する。Ｃｕはｆｃｃ型（α相）結晶
構造を有しているが、前述のような元素を含有すると化
合物（一般にｒ相）を形成する。α＋γ相の混合領域で
は黄金色となり、分光反射率も約５００ｎｍ付近での顕
著な変化は見られなくなシ、長波長側での分光反射率は
赤銅色の場合と同様にゆるやかに変化する。これらのＣ
ｕ合金の共通した特徴はα＋γ相の混合領域の組成の高
温相にｂｃｃあるいは規則化したｂｃｃｍ構造を有する
相（β相）が存在することである。このβ相は合金組成
を選ぶことにより赤銅色となる。すなわち、加熱急冷に
よりβ相を室温に過冷させても合金組成によっては熱弾
性壓のマルテンサイト変態を誘起する。この変態で合金
の色調は黄金色となる。この変態点を室温以下に下げる
と合金の色調は赤銅色となる。また、合金化する元素量
が多くな９すぎると赤銅色は薄れる。従って、赤銅色は
マルテンサイト変態点以上の温度、あるいは変態点を室
温以下に下げる合金組成において達成できる。この変態
温度の制御にはさらに遷移金属、Ｂ　、　Ｃ＋　Ｇ　ｅ
　、　Ａ　ｇ　＋　Ｃｄ　＊　Ａ　ｕ　＊　Ｐ　ｂ＊　
Ｂ　ｅ＋Ｍｇの添加が有効である。

以上、本発明における記録媒体としてＣｕ基合金は、β
相とα＋γ相との相聞の加熱急冷による相変態に伴なう
体積変化とともに赤銅色と黄金色の２色調間を可逆的に
変化し、その変化に対応して分光反射率が大きく変化す
る合金を使用するととが好ましい。分光反射率の他に照
射レーザ光の透過率、屈折率の変化或は偏光も利用する
ことができる。

高温状態における相を過冷によって低温状態で保持でき
る合金例として次の例がめる。これらの合金はいずれも
固体状態で２８１以上の相状態を有するものであり、異
なる相における光学特性の差を利用して記録することが
できる。

合金例としては、Ｎｉ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ａｔ合金、Ｃ
ｕ−Ｚｎ合金、　Ｃｕ　　Ａ　Ｌ　　Ｚ　ｎ合金。

Ｃｕ−Ａｔ−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｊｌｂ合金、’Ｉ”ｉ−
Ｍｎ合金、Ｔｉ−ＭＯ合金、Ｃｕ−Ａｔ−Ｍｎ合金、Ｃ
ｕ−Ａｔ−ｐｅ−Ｃｒ合金、Ｃｕ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ａ
ｔ−Ｇａ合金、Ｃｕ−Ｉｎ合金。

Ｃｕ−Ａｔ−Ｉｎ合金、Ｃｕ−Ｇｅ合金、（：：ｕ−Ａ
ｔ−Ｇｅ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−’ｌ’ｅ合金、
Ｃｕ−Ｔｉ合金、Ｃｕ−Ａｔ−Ｓｎ合金。

Ｃｕ　−７，ｎ合金、Ｃｕ−Ｂｉ合金、Ｃｕ−８ｂ合金
、Ｃｕ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ｂｅ合金、Ｃｕ−Ｍｎ合金、
Ｃｕ−ｐｄ金合金Ｃｕ−ｐｔ金合金Ａｇ−Ｚｎ合金、Ａ
ｇ−Ａｔ合金、Ａｇ−Ｃｄ合金、Ａｇ−Ｉｎ合金、Ａｇ
−Ｇａ合金、Ａｇ−Ａｔ−Ａｕ合金、Ａｇ−Ａｔ−Ｃｕ
合金、Ａｇ−Ａ　Ｉ、　−Ａ　ｕ　−Ｃｎ合金、Ａｇ−
Ａｔ−Ｃｄ合金。

Ａｇ−Ｐｔ合金、Ａｇ−８合金、Ａｇ−３ｎ合金。

Ａｇ−Ｔｅ金合＋Ａｇ−Ｔｉ合金、Ａｇ−Ｚｒ合金、Ａ
ｇ−Ａｓ合金、　Ａ　ｇ　　Ａ　ｎ合金、Ａｇ−Ｂｅ合
金、Ａｇ−Ｍｇ合金、ＡｇＬｊ合金。

Ａｇ−Ｍｎ合金、Ａｔ−ｐｅ金合金Ａｔ−Ｍｇ合金、　
Ａ　Ｌ　−Ｍ　ｎ合金、Ａｔ−Ｐｄ合金、Ａｔ−Ｔｅ合
金、ｈｔ−Ｔｉ合金、　Ａ　Ｌ　−Ｚ　ｎ合金。

ＡＬ−７，ｒ合金、Ｎｉ−Ｓｂ合金、Ｎｉ−５ｉ合金、
Ｎｉ−８ｎ合金、Ｎ１−Ｂｅ合金、Ｍｎ−Ｇａ合金、　
Ｎ　ｉ　−Ｇ　ｅ合金、Ｎｉ−Ｍｎ合金。

Ｎｉ−８合金、Ｆｅ−Ａｓ合金、Ａｓ−８合金。

Ａ　Ｓ　−Ｚ　ｎ合金、ｌ；’ｅ−Ｊ３ｅ合金、、金合
ｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金、Ｆｅ−Ｐ合金、Ｍｎ−
ｐｄ金合金Ｍｎ−ｐｔ合金、Ｍｎ−Ｓｂ合金、Ｍｎ−８
ｉ合金、Ａｕ−Ｃａ合金、Ａｕ−Ａｔ合金。

Ａ　ｕ　−Ｉ　ｎ合金、　Ａ　ｕ　−（）　ｎ合金、Ａ
ＬＥ−Ｃｄ合金、Ａｕ−Ｃｕ合金、Ａｔ１−Ｆ’ｅ合金
、Ａｕ−Ｍｎ合金、Ａｕ−Ｚｎ合金、Ｂａ−Ｃａ合金。

Ｂ１−Ｐｂ合金、Ｂｉ−’ｌ’１合金、’ｌ’１−Ｎｉ
合金、Ｎ１−Ｖ合金、Ｎｉ−Ｚｎ合金、ｃｄ−４，ｎ合
金、Ｃｄ−Ｍｇ合金、ｃｄ−ｐｂ金合金ｃｄ−Ｓｂ合金
、ＭｇＣｅ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金。

ｃｏ−Ｇａ合金、Ｃｏ−Ｍｎ合金、Ｃｏ−Ｓｂ合金、Ｃ
ｏ−Ｖ合金、Ｉｎ−Ｍｇ合金、Ｉｎ−Ｍｎ合金、Ｉｎ−
Ｎｉ合金、Ｉｎ−８ｎ合金、Ｉｎ−Ｔｔ合金、Ｌｉ−Ｚ
ｎ合金、ＭｌＩ・Ｚｎ合金。

Ｐ　ｂ　−Ｔ　を合金、Ｐｂ−８合金、ｐｂ−３ｂ合金
。

ｐｄ−７，ｎ合金、３ｎ−３ｂ合金、Ｔｔ−８ｂ合金、
３ｂ−７，ｎ合金、’ｌ’１−８ｎ合金、’ｒｔ−８ｎ
合金、Ｚｒ−５ｎ合金、Ｚｒ−Ｔｈ合金。

’ｐｉ−Ｚｎ合金、Ｔ金合Ｚｒ合金などカアル。

合金例として、重量組成で次のものが好ましい。

Ａｇに３０〜４６％ｚｎ、６〜１ＯｑｂＡｔ１４０〜６
０％Ｃｄ、２０〜３０９ＫＩｎ、１３〜２３１０ａを単
独、ＣｕＫ　Ｉ　Ｏ〜２０４Ａｔ。

２０〜３０４０ａ、２０〜４０４Ｉｎ、２０〜３０１Ｇ
ｅ、１５〜３５４Ｓｎ、１０〜６０’１ｐＺｎ、５〜１
０４Ｓ　ｉ、４〜１５１Ｂｅ、ａｏ〜４Ｓ％Ｓｂを単独
、ＡｕＬ／ｃ１５〜２５％Ｉｎ。

１０〜１５％Ｇａ、５〜２５４Ｚｎ、２０〜５５幅ｃｄ
、Ｚ５〜５優Ａｔを単独、Ｎｉに５５〜５ｏｓＡｚ、４
０〜ｓｏ優ｒｉｔ単独で加えた合金、Ｉ　ｎ−２５〜３
５％Ｔｔ合金、ｐｅに５５係以下のｐｔを加えた合金、
Ｍｎ−５〜ＳＯ係Ｃ■合金、８ｅ１５〜２５％−Ｉｎ３
０〜４０％−８ｂ合金。

これらの合金に対し更に第３成分、第４成分。

第５成分等として第２成分以外の次の元素を加えること
ができる。

Ｉａｌ　■ａ、ＩＶａｌ　Ｖａ、■ａ、■ａ、■。

より−ｖｂ、希土類元素の１種又は２種以上の合計で１
５重量係以下である。

具体的には、Ｉａ族はＬｉ、ｎａ族はＭｇ。

Ｃａ、Ｖａ族は’ｌ’　ｒ　＋　Ｚ　ｒ　ｒ　Ｈｆ　ｓ
　Ｖ　ａ族はＶ。

Ｎｂ、’ｌ’ａＪａ族はＣｒＴ　Ｍ　Ｏ＋　Ｗｓ■ａ族
はＭｎｂ■族はｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｆｅ、Ｒｕ。

Ｑｓ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ％ｉｂ族はＣｕｔＡｇｔＡｕ、
Ｊｌｂ族はｚｎ、　ｃｄ、ｌｌｂ族はＢ２人ｔ。

Ｑａ、ｆｉｎ、Ｎｂ族はＣ，Ｓ　ｉ、Ｇｅ、　Ｓｎ。

ｐｂ％ｖｂ族はＰ、Ｓｂ、Ｂｉ、希土類元素はＹ。

Ｌａ、Ｃｅ、　Ｓｍ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｌｕが好まし
い。特に、０．１〜５重を俤が好ましい。

記録媒体を加熱急冷することによって書込み。

消去を行う場合に、記録媒体の熱容量を小さくすると応
答速度が速まる。記録媒体の熱容ｉｔ小さくするために
、記録媒体を気相あるいは液相から直接急冷固化させて
ｒ４Ｂ！Ｘ状にすることが有効である。薄膜の形成方法
としてＰＶＤ（蒸着、スパッタリング法等）、ＣＶＤ法
、溶湯を高速回転する金属ロール表面上に注湯して急冷
凝固させる溶湯急冷法、基板上に微粉末を塗布して焼成
する方法電気めっき、化学めっき等がある。箔、薄膜の
結晶粒は分光反射率を局部的に変化させ高い（Ｓ／Ｎ）
を得るため、できるだけ微細なことが好ましい。

前述の方法は一般に急冷状態で箔あるいは膜が形成され
るため結晶粒は非常に微細であり、記録媒休作製法とし
て非常に適している。また、熱容量を小さくするという
観点から記録媒体を構成する金属あるいは合金を粉末に
することも非常に有効である。粉末をバインダーと混ぜ
て基板上に塗布し膜状にすればより有効である。以上の
ような方法によって基板上へ成形された膜の場合、その
膜を記録単位の最小程度の大きさに化学エツチングなど
罠より区切り、個々の膜の熱容量を低減することも有効
である。

記録媒体はディスク、テープ、線状のいずれでもよく、
基板に膜状に形成又は合金そのものだけでもよい。

本発明は、記録、再生及び消去手段を備えた情報記録再
生装置において、固体状態で少なくとも２種類の結晶構
造を有し、一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領
域で保持する記録媒体を有することを特徴とする情報記
録再生装置にある。

本発明に係る記録媒体はディジタルオーディオディスク
（ＤＡＤ又はコンパクトディスク）、ビデ、マイクロ力
・ノシエ オディスク、メモリディスクなどの光ｆ４ＺＩＫ使用で
きる。

第２図及び第３図は本発明の情報記録再生装置の一例及
びその光ディスクの記録、再生と消去の光学系構成図で
ある。光学研摩されたガラス基板上に本発明に係る記録
媒体が形成された光ディスクｌを回転させながら記録す
べき信号によってパルス状に変調したアルゴンイオン・
Ｖ−ザ光を照射し、基板と異なる色調（色あい１色の濃
淡等）に記録させる。記録される信号はＤＡＤの場合は
オーディオ信号をＰＣＭ変調（パルス符号変調）したも
の、ビデオディスクの場合は、ビデオ信号をＦＭ変調し
た波形の上下をスライスしてパルス状にしたものである
。

第２図においては、光ディスク１はモーター５によって
回転され、タコメーター６及び速度制御手段１８により
一定速度で回転される。記録及び再生に当っては、レー
ザ光源６によるレーザビーム（点線）が集光レンズ５、
ビームスプリッタ２６及び１波長板３、フォーカスＶン
ズ２、フォーカスセンサー３を通り光ディスク１に照射
される。再生は光ディスクｌからのレーザビームの反射
、偏光、透過等によって行うことができ、受光素子２２
によってそれらの変化量が検出される。

検出された信号は再生信号処理手段２４によって処理さ
れ出力信号となる。記録する時には記録信号処理２３に
よって変調されたＶ−ザパルスを光ディスクに照射して
入力する。記録、再生および消去時のトラッキングは、
トラッキング制御手段２０による可動鏡１７の移動によ
って行われ、モード及び速度等の制御は制御装置２５に
よって行われる。１９は移動ステージである。消去する
時にはレーザ光源１２からのビームをスプリッタ２１ｆ
：通してビームスプリッタ２６に入れ、光ディスク１に
照射する。

第３図において、レーザ発振装置６より発振されたレー
ザ光はカップリングＶンズ５によって拡大され、次いで
偏光プリズム４によって光ディスク１に１波長板３及び
集光レンズ２を通って照射される。光ディスクｌからの
反射光は集光レンズ７を通りトラッキングに利用される
。トラッキングはトラッキング用ホトダイオード１１に
よって検出され制御される。

反射光の一部はハーフミラ８によってシリンドリカルレ
ンズ９を通り、次いで自動焦点合わせ用ホトダイオード
ｌＯに送られ、焦点が制御されるとともに再生信号の検
出が行われる。

以上のレーザ光の照射・反射によって記録及び再生がで
きる。また消去の場合は他のレーザ光源１２が用いられ
、それからのビームの照射によって同様に行うことがで
きる。

再生は照射ビームに対する分光反射率、透過率。

偏光の変化、屈折率等を検出することによって行うこと
ができる。反射率、偏光の変化及び屈折率は照射ビーム
に対する反射ビームの大きさ又は角度の変化を検出する
ことによって測定され、透過率は照射ビームのディスク
を透過した後のビーム強度を検出することによって測定
される。これらの検出には半導体受光素子（ホトダイオ
ード）が用いられる。

以上、記録媒体材料の相変化に伴う結晶構造の変化によ
って分光反射率、レーザ透過率などの性質が変化するこ
とを利用して、記録、再生成は消去を行う方法について
説明してきた。

合金組成によってはその材料自身の分光反射率が変化し
ないが、結晶構造の変化により体積が変わり、媒体表面
に凹又は凸を形成することを利用して情報の記録が可能
であり、更に消去によってその凹又は凸部を平坦にする
ことができる。これにより凹部と凸部における光路差が
でき光の干渉による反射率差が生じるので、この反射率
差によって記録する。逆に平坦にすれば反射に差が生じ
ないので消去できる。この繰返しは何回でもできる。

本発明は、トラッキング用溝が設けられた基板上に記録
再生媒体の薄膜が設けられた光ディスクにおいて、前記
薄膜を固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、
一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保持し
、結晶変化による体積変化を生じる金属又は合金によっ
て構成することを特徴とする光ディスクにある。トラッ
ク幅は数μｍ以下が好ましく、半導体レーザを光源にし
た場合には最小でも１．６μｍが好ましい。本発明にお
ける薄膜はそのベースを平衡状態で低温側の結晶構造（
相）にしたものが好ましい。従って、書込みに当っては
高温側で有する結晶構造（相）を過冷忙よって形成させ
ることが好ましい。このようにすることにより、より高
密度の記録が可能である。この場合、書込みはスポット
状に行うのが好ましく、記録媒体の厚さに対してその全
深さだわたる書込みでもよいし、表面より一部の深さに
わたる書込みでもよい。

消去に当っては高温領域の過冷による書込みの場合は、
低温領域での相に変化させる加熱によって行われる。逆
に、書込みを低温領域での相に変化させることにより行
い、その場合の消去を高温領域への加熱後の過冷によっ
て行うことができる。

トラッキング用溝はビームの照射側と反対側に設け、そ
の溝に記録媒体を設けるのが好ましい。

この場合の基板は照射ビームだ対して透明なものでなけ
ればならない。記録媒体は、金属又は合金によって構成
され、書込み或は消去による加熱を受けるので表面に保
護膜を設けるのが好ましい。

保護膜は照射ビームに対して透明なものが好ましい。−
例としてＳｉＯｘ膜が用いられる。トラッキング用溝の
深さは使用されるビーム波長の１とするのが好ましい。

記録と消去は２種類の照射ビームを使用すれば同時に行
うことができる。書き込まれた情報は消去し、その直後
に書込みを並行して行うことかできる。

本発明は、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有
し、一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保
持し、結晶変化による体積変化を生じる物質からなる記
録媒体を局部的に加熱し、該加熱後の過冷によって高温
度領域での結晶構造を低温度領域で保持させて所定の情
報を記録し、該記録部分に光を照射して前記加熱部分と
非加熱部分の光学的特性の差を検出して前記情報を再生
し、前記情報として記録された部分を前記加熱温度より
低い温度で加熱し前記記録された情報を消去することを
特徴とする情報記録再生消去方法にある。前記光はレー
ザ光線が好ましく、特に短波長Ｖ−ザが好ましい。加熱
部分と非加熱部分との反射率の差はｓ　ｏ　ｏ　ｎｍの
波長において最も大きいので、このような波長を有する
レーザ光を再生に用いるのが好ましい。記録、再生には
同じレーザ源が用いられ、消去には記録に用いるものよ
りもエネルギ密度を小さくした他のレーザ光を照射する
のが好ましい。

本発明は、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有
し、一方の温度領域での結晶構造を他の温度領域で保持
し、結晶変化による体積変化の生じる物質からなること
を特徴とする光メモリ材料１７する。結晶構造（相）の
変化によって分光反射率、偏光、透過率、屈折率１体積
等のいずれかの光特性が変化するので、この変化を利用
して光学情報として記憶させることができる。

〔発明の実施例〕

Ｃ実施例１） 溶湯急冷法によってその色調及び分光反射率の可逆的変
化を確認した。試料はＡｇに重量で４０４Ｚｎ、７％Ａ
ｔ、５０１Ｃｄ、２５４Ｉｎを単独、Ｃｕに重量で１５
４Ａｔ、２５４Ｇａ、３０％Ｉｎ、２５％Ｇｅ、２０４
Ｓｎ、４０’１ｓＺｎ。

７４Ｓｉ、１ｏＩＢｅ、４０％Ｓｂｋ単独、Ａｕに重量
で２０４Ｉｎ、１３４Ｇａ、１５４Ｚｎ。

３０％Ｃｄ、４憾人ｔを単独、Ｎｉに重量で５５憾人ｔ
、４５４Ｔｉを単独で加えた合金及び、Ｉｎ−３０重量
４Ｔｔ、Ｆｅ−３０重量憾ｐｔ。

Ｍ　−ｎ　−３０重量ＩＣｕ、Ｉｎ−４０重量４Ｍｇ。

ｌ１Ｎ−７０重量’ｌ）Ｍｎ、８ｎ−２０重量％Ｉｎ。

Ｔｔ−２０重量％Ｉｎ合金、５ｂ−４５重量％７．ｎ。

５ｎ−５５重量％Ｓｂ合金、更にこれらの合金に第３成
分としてＭｇ、ｃａ、　Ｔｉ、　Ｎｂ、ｃｒ。

Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｔ、Ｇａ、Ｉｎ。

Ｓｎ、５ｂ、Ｂ　ｉ、Ｙ、Ｓｍを単独で２重量係添加し
、真空高周波誘導炉で溶解しインゴットとした。これら
のインゴットを溶融し、その溶湯を高速回転する単ロー
ルの表面又は双ロールのロール間に注湯急冷することに
よりリボン状の箔を製造した。前者は直径３００ｗのＣ
ｕ製ロール（表面はＣｒメッキ）を用いて行い、後者は
直径１２０謂のＣｕ−Ｂｅ製ロールを用いて行った。ロ
ールの周速をいずれも１０〜２ｏｍ／ｓに設定した。

母合金溶解には石英製ノズルを用い、１チヤ一ジ１０ｇ
前後を溶解、急冷して幅５■、厚さ０．０３〜０．１ｍ
＋、長さ数ｍのリボン状箔を作製した。これらのリボン
の外観は合金組成によって種々の色調を有していた。こ
れらの箔を種々の温度に加熱急冷し、その色調１体積変
化１分光反射率の変化を調べた。

第４図は上述の単ロールを用いた方法によって製造した
Ｃ　ｕ　−１４，２重量％Ａｔ−４，０１重量憾Ｎｉの
組成の急冷合金箔を７５０Ｃ及び６００Ｃで各２分間熱
処理後水冷した際の各リボンの分光反射率を示す線図で
ある。リボン表面は熱処理前にφ８００エメリー紙によ
り研摩されている。これらのリボンの外観は急冷凝固さ
れた状態で赤銅色、６００Ｃでの熱処理後が黄金色及び
７５０Ｃ熱処理後が赤銅色となる。図に見るように赤銅
色と黄金色の分光反射率は５ＱＱｎｍ付近で大きな差が
見られる。この波長における分光反射率は赤銅色で８．
５４　、黄金色で２３．９４であり、後者の分光反射率
は前者のそれの約３倍である。従って、この波長で情報
処理が可能であることが分った。

更に、これらの結晶構造の変化によって体積変化が起こ
ることが確認された。

第５図は第４図で用いた試料の熱処理後のリボンのＸ線
回折パターン線図である。Ｘ線回折には４０ｋＶ、１０
０ｍＡのＣｕ　−Ｋ　ａ線源を用いた。

７５０ＣではＤＯ３型規則構造であると解析できβ単相
になっているといえる。一方、６００Ｃではα相（ｆｅ
ｅｌとｒ相（斜方晶）になっている。

このようにβ→（α＋γ）の相変態に対応して色調及び
分光反射率が顕著に変化していることが明らかである。

６００Ｃで熱処理したものを再度７５０Ｃにて熱処理す
ると色調１分光反射率及びＸ線回折パターンが再び元の
赤銅色及びβ単相のパターンにそれぞれ可逆的に変化し
た。

（実施例２） スパッタ蒸着法により裏作した薄膜で色調の可逆的変化
を確認した。実施例１で作製したインゴットから直径１
００Ｂ、厚さ５ｍａｒの円板を切り出しスパッタ装置用
のターゲットとした。スパッタ蒸着基板としてはガラス
板（厚さ０．８■）を用いた。スパッタ膜が書込み、消
去時に加熱酸化するのを防止するため及び基板から剥離
するのを防止するため、その表面にＳｉｎｇの保護膜（
厚さ３０ｎｍ）を蒸着によって形成した。第６図はこの
膜の断面を示したものである。ガラス板２８上の合金膜
２７の蒸着にはＤＣ−マグネトロン型を、５ｉｎｓ膜２
６の形成にはＲ，Ｆ型のスパッタ法をそれぞれ適用した
。スパッタ出力は１４０〜２００Ｗ１基板温度は２００
Ｃの条件に設定した。容器内をｌ　Ｑ−”ｆｏｒｒ程度
まで真空排気後、Ａｒガスを５〜３０ｍ’ｌ’ｏｒｒ導
入して薄膜を作製した。膜厚は、ＳｉＯ２膜厚を３Ｑｎ
ｍ程度とし、合金膜厚を０．０５〜１０μｍの範囲内で
種々の厚さに変えた。以上のようなスパッタ蒸着条件で
作製した合金膜ｆ膜厚３００ｎｍ）の透過電子顕微鏡に
より観察した結果、粒径は約３０ｎｍと超微細であり、
記録、再生、消去における結晶粒の影響は全くないと考
えられる。

Ｃｕ−１４ＬＡＩ・４％Ｎｉ合金膜を使用し、加熱手段
としてＹＡＧレーザ光（ビーム径約０．５ｍ）を、リボ
ン箔に照射し、図に示すようにスポット又は直接文字を
書込むことができる。このスポット部は凹又は凸部をベ
ース面に形成されている。リボン箔のマトリックスは黄
金色になるように熱処理されている。Ｖ−ザ光はパルス
発振（パルス幅、１μｓ）であり、点状に加熱された部
分をつないで文字にしたものである。Ａ、Ｂ、Ｃの文字
として加熱された部分は容易に赤銅色に変化して基地の
黄金色とは区別される。また同時に、点状又は文字とし
て記録された部分はベース面に対して凸又は凹状尾変え
ることができることが確認された。このスポット又は文
字は黄金色にをるような条件で加熱すると消去される。

このようにレーザ光による所定温度への加熱によって信
号文字１図形などの書き込み、消去の繰返し使用が可能
である。また、書込みされた情報は上述の加熱等によら
なければ永久に消去されず、保存可能である。

（実施例３） 実施例２と同様にスパッタリング法によって作製したＡ
ｇ−４０４Ｚｎ合金膜についてＡｒレーザによる加熱・
冷却を利用して書込み、消去を行なった。Ａｒガスレー
ザは連続発根させた。試料を手動移動ステージの上に設
置し、試料を移動させて２００ｍＷレーザ光を該試料の
膜表面に焦点を合せ走査させた。Ｖ−ザ光を照射させた
部分はピンクに変化した。合金膜はあらかじめ基板ごと
銀白色になる熱処理を施しである。次にレーザ光の焦点
を膜表面から若干ずらし、レーザの出力密度を低くして
ピンク色の部分と交差する方向（図の上下方向）に走査
させた。その結果、元のピンク色は消去され銀白色に変
化した。これらの色の変化と同時にベース面に凹又は凸
部が生じて記録でき、消去によって元の平坦な面に戻る
ことが確認された。以上の結果から薄膜状態の合金によ
る記録、消去が可能であることを確認された。この書込
み、消去は何回でも繰返しが可能であるととが確認され
た。

（実施例４） 実施例１で製造したいくつかの合金インゴットを粉末に
してその色１Ｍ変化を調べた。粉末にするに当っては、
まずインゴットを機械的に切削して切り粉とした。イン
ゴットは脆いため、切り粉状態でかなり細かな粉状とな
るが、これをさらに粉砕し一１００メツシュ程度（約１
４０μｍ）とした。粉砕したままの色は、これを所定の
温度で数分加熱後水冷すると別の色に変化するとともに
体積も変化することが確認された。

更に１粉末をボールミルを用いて粒径数μｍの粉末にし
た、このようにして得た粉末をポリイミド系有機物と混
合してガラス基板だ塗布し、非酸化性雰囲気中で焼成し
、約１００μｍの厚さの合金膜を形成した。この合金膜
表面に約３０ｎｍの厚さの５ｉＯｚ皮膜を蒸着によって
形成した。ガラス基板は鏡面研摩したものであり、合金
膜を形成後も同様に鏡面研摩した。前述と同様にレーザ
光を他の相に変態する温度に照射することにより色及び
体積が変化することが確認された。

（実施例５） 第７図は、実施例２と同様のスパッタ法にょっで、ガラ
ス板（直径１２０ｍ、厚さ０．８ｍ）２８上にＣｕ　−
Ａ　ｔ　−Ｎ　ｉ合金薄膜からなる記録媒体２７を形成
し、その表面にさらに５ｉｆｔ膜２６を形成した光ディ
スクの断面構成図である。Ｃｕ−Ａｔ−Ｎｉ合金薄膜形
成に当っては、実施例１で得たインゴットをスパッタリ
ングのターゲットとして用いた。ガラス板２８Ｋｊｄ）
ラッキング用の溝２９が形成され、トラック幅を０．８
μｍ１　トラック間隔を１．６μｍに形成させた。この
溝２９の深さはレーザ光線の波長の１に形成され、本発
明だ係る合金薄膜では前述のように５００ｎｍでの反射
率の差が最も大きいことからその波長に最も近いＡｒレ
ーザが用いられた。従って、溝の深さけ約１２０μｍと
した。合金薄膜及び５ｉＯｚ膜の厚さは実施例２と同様
の厚さとした。スパンタリングによって形成された合金
薄膜は黄金色であった。この光ディスクを使用し、前述
の第２図に示す装置を用い、合金薄膜部分を７５０Ｃに
加熱してビット状に赤銅色に記録させ、消去でけレーザ
光線を連続全県させて５００Ｃで加熱して黄金色に変色
させた。また、前述の赤銅色に記録させた部分を消去さ
せながら追従させて再び７５０Ｃに加熱してピット状に
赤銅色に記録させた。これらの変化は同時に体積変化も
生じる。

以上の記録及び消去についてくり返し実施した結果何回
でも問題なく初期の特性が維持されることがｍ認された
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、容易に書換ができる情報記録再生装置
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は異種結晶相関の相変化の可逆的変化を説明する
二元合金状態図、第２図は本発明の一例を示す情報記録
再生装置、第３図は本発明の一例を示す情報記録再生装
置の光学系システム図、第４図は本発明の記録媒体に用
いたＣｕ−Ａｔ−Ｎｉ合金箔の分光反射率を示す線図、
第５因は第４図に用いた合金箔のＸ線回折パターン線図
、第６図及び第７図は本発明の光デイスク構造の一例を
示す断面図である。 １・・・ディスク、６．１２・・・レーザ光線、１０・
・・焦点合せ用ホトダイオード、２０・・・トラッキン
グ制御、２３・・・記録信号処理、２４・・・再生信号
処理、２６・・・保護膜、２７・・・記録媒体、２８・
・・基板、３０・・・レーザ光、３１・・・記録部分。 ＼ζ−ノｌ 第１　ロ バ（ＣＡＬ）　　　　　　　　ハｆｓｘ　　　　　　　
　　　Ｂ＜ＡＩＬ）￥ｌ　Ｚ　口 第　＋　口 浪　長　（１気） 第Ｓ口 ２０　　　　　　３０　　　　　　４ＯＳｏ　　　　　
　　らＯ’７０　　　　　　９０　　　　　　’ＩＱ口
病真２θ（改Ｃ才、〕 ￥Ｊ乙　口 第　　り　　シ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、一
   方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保持し、
   かつ両者の異なつた結晶状態で互いに異なつた体積変化
   を生じる記録媒体を備えたことを特徴とする情報記録再
   生装置。 ２、前記記録媒体は高温における結晶構造が高温からの
   過冷によつて保持される金属又は合金からなる特許請求
   の範囲第１項に記録の情報記録再生装置。 ３、前記記録媒体は相変態を有する結晶質状態の金属あ
   るいは合金にあつて、固相状態の少なくとも２つの温度
   領域において結晶構造の異なつた相を有し、その相間の
   変態に伴なう凹部又は凸部を形成してベース面との光の
   反射状態を変化させて情報としての信号、文字、図形、
   記号を識別できるように記憶させ又は前記凹部又は凸部
   を元の状態に消去させる加熱手段及び前記情報を再生さ
   せる手段を有する特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載の情報記録再生装置。 ４、前記記録媒体は、低温度領域の結晶構造の相状態に
   ある金属あるいは合金を加熱急冷することにより、その
   少なくとも一部が低温まで高温度領域の結晶構造の相が
   保持されることを利用して前記記録媒体の光の反射状態
   を変え、情報の記録、消去、再生する特許請求の範囲第
   １項〜第３項のいずれかに記録の情報記録再生装置。 ５、前記記録媒体は、加熱急冷により低温度領域に高温
   相が保持されている金属あるいは合金を、高温相が保持
   されている温度よりも高い温度に加熱冷却することによ
   り前記高温相の少なくとも一部が前記低温相に相変態す
   ることを利用して前記記録媒体表面に凹部又は凸部を形
   成又は消去して情報の記録、消去、再生する特許請求の
   範囲第１項〜第４項のいずれかに記載された情報記録再
   生装置。 ６、前記記録媒体は元素周期律表の I ・ｂ族からVII・
   ｂ族及びVIII族の金属元素遷移金属元素を生成分とする
   金属あるいは合金からなる特許請求の範囲第１項〜第５
   項のいずれかに記載された情報記録再生装置。 ７、前記記録媒体は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｓｉ、
   Ｓｎ及びＺｎの少なくとも１種を含むＣｕ合金であり、
   その合金の低温度領域に加熱急冷により保持されたβ相
   を含む高温相とα相を含む低温相との間に異なる光の反
   射状態を有する特許請求の範囲第６項に記載の情報記録
   再生装置。 ８、前記記録媒体はβ相のマルテンサイト変態点が室温
   以下である特許請求の範囲第７項に記載の情報記録再生
   装置。 ９、前記記録媒体は、遷移金属元素、Ｂ、Ｃ、Ｂｉ、Ｇ
   ｅ、Ａｇ、Ｃｄ、Ａｕ、Ｐｂ、Ｂｅ、Ｍｇの少なくとも
   １種を含む特許請求の範囲第７項又は第８項に記載の情
   報記録再生装置。 １０、前記記録媒体は、気相あるいは液相から直接急冷
   固化させた箔或は膜である特許請求の範囲第１項〜第９
   項のいずれかに記載する情報記録再生装置。 １１、前記記録媒体は基板上に形成された薄膜である特
   許請求の範囲第１項〜第１０項のいずれかに記載する情
   報記録再生装置。 １２、前記記録媒体は粉末であり、その粉末によつて基
   板上に膜状に形成されてなる特許請求の範囲第１項〜第
   １１項のいずれかに記載する情報記録再生装置。 １３、前記記録媒体は記録する単位の大きさに分割され
   ている特許請求の範囲第１項〜第１２項のいずれかに記
   載する情報記録再生装置。 １４、書込みにおける加熱手段及び消去における加熱手
   段のいずれか一方がレーザ光又は電子ビームであり、再
   生手段がレーザ光である特許請求の範囲第１項〜第１３
   項のいずれかに記録の情報記録再生装置。 １５、トラッキング用手段が設けられた基板の前記溝を
   有する面上に記録媒体の薄膜が設けられたものにおいて
   、前記薄膜は固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を
   有し、一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で
   保持し、かつ両者の異なつた結晶状態で互いに異なつた
   体積変化を生じる金属又は合金からなることを特徴とす
   る光ディスク。 １６、前記記録媒体は加熱によつて化学変化を起さない
   物質による被膜で保護されている特許請求の範囲第１５
   項に記載の光ディスク。 １７、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、
   一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保持す
   る記録媒体を局部的に加熱し該加熱後の急冷によつて高
   温度領域での結晶構造を低温度領域で保持させかつ両者
   の異なつた結晶状態で互いに異なつた体積変化を利用し
   て所定の情報を記録することを特徴とする情報記録方法
   。 １８、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、
   一方の温度領域での結晶構造を他方の温度領域で保持す
   る記録媒体を局部的に加熱し該加熱後の急冷によつて高
   温度領域での結晶構造を低温度領域で保持させかつ両者
   の異なつた結晶状態で互いに異なつた体積変化を利用し
   て所定の情報を記録し、該記録部分に光を照射して前記
   加熱された部分と非加熱部分の光学的特性の差を検出し
   て前記情報を再生し、前記情報として記録された部分を
   前記加熱温度より低い温度で加熱し前記記録された情報
   を消去することを特徴とする情報記録再生消去方法。 １９、固体状態で少なくとも２種類の結晶構造を有し、
   一方の温度領域での結晶構造を他の温度領域で保持し、
   かつ両者の異なつた結晶状態で互いに異なつた体積変化
   を生じることを特徴とするメモリ材料。