JP4145018B2

JP4145018B2 - 光情報記録媒体

Info

Publication number: JP4145018B2
Application number: JP2001035068A
Authority: JP
Inventors: 将紀加藤; 有希中村
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-02-13
Filing date: 2001-02-13
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2021-02-13
Also published as: JP2002237089A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＰＤ等の相変化型光ディスクに代表される光情報記録媒体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＰＤに代表される相変化を用いた書き換え型の光情報記録媒体では、光情報記録媒体を作成した後に初期化を行うのが一般的である。これは、成膜直後の記録膜はアモルファス状態であるため、実際に情報を記録する前に、そのようなアモルファス状態である記録領域を結晶化させる必要があるからである。
【０００３】
このような初期化工程では、高出力半導体レーザやガスレーザ等の光源から発する光を集光して光情報記録媒体上に照射し、走査させる。これにより、記録層が加熱されて融解又は融解に近い状態となり、これによって記録層が結晶化又は結晶化に近い状態になる。
【０００４】
なお、光情報記録媒体の初期化に関しては、例えば、特開平９-２１２９１８号公報や特開平１０-２８９４４７号公報にその方法の一例が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
層変化型の光情報記録媒体では、初期化後の光情報記録媒体の反射率によって、オーバーライト後の特性が大きく変動する。
【０００６】
近年、光情報記録媒体への記録速度の高速化が進むと同時に、ＣＡＶ記録のように異なる記録速度（マルチスピード記録）での記録に対応することができ、かつ、記録後の信号特性が良好である光情報記録媒体の実現が求められている。このようなマルチスピード対応の相変化型光情報記録媒体では、最高記録速度でのオーバーライト特性が最も重視される特性となっている。
【０００７】
本発明の目的は、例えば３．６ｍ／Ｓ以上のマルチスピード記録に対応した光情報記録媒体において、その光情報記録媒体が保証する最高線速でのオーバーライト特性を良好にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、記録装置によって記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の前記記録面と前記記録装置との間の相対速度Ｖが
ＶＬ≦Ｖ≦ＶＨ
となる範囲で前記記録面に情報の記録及び消去を行うことができる光情報記録媒体において、前記記録面は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含有する記録層を有し、光ピックアップの仕様を波長７９５ｎｍ、開口率０．５０とした場合の、未記録状態の前記記録面の反射率をＲｂ０、未記録状態の前記記録面に対して、相対速度ＶＨでの最適消去光照射パワーＰＥＨによる光照射後の前記記録面の反射率をＲｂＨとするとき、
ＲｂＨ／Ｒｂ０＞１．０３
であり、ＣＤの４〜１０倍速記録まで対応したＣＤ−ＲＷであることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光情報記録媒体において、
ＲｂＨ／Ｒｂ０＜１．１０
であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項1又は２に記載の光情報記録媒体において、未記録状態での前記記録面に対して、相対速度ＶＬでの最適消去パワーＰＥＬによる光照射後の前記記録面の反射率をＲｂＬとするとき、
ＲｂＬ／Ｒｂ０＜１．１５
であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される光情報記録媒体の実施の一形態を図1に示す。
【００１４】
透明基板１上に第１誘電体層２、記録層３、第２誘電体層４、反射層５、保護層６が順次積層されている。保護層６の上には印刷層７が積層されていても良く、透明基板１の下面にはハードコート層８が積層されていて良い。
【００１５】
透明基板１は、光情報記録媒体を記録、再生する光の波長領域で透明であることが必要である。透明基板１の材料としては、ガラス、セラミクス、樹脂等が例示でき、透明性及び成形の容易さから、樹脂を用いるのが好ましい。この場合、樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、成形性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。また、透明基板１の上には案内溝（グルーブ）が形成されていても良い。
【００１６】
第１誘電体層２、第２誘電体層４及び記録層３には、熱特性や光学特性を考慮し、誘電体を用いる。誘電体としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等の酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、ＴａＳ_４硫化物、ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ_４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物又は又はダイヤモンド状炭素があり、これらの誘電体の単体又は２種以上の混合物が用いられる。
【００１７】
各誘電体層は、真空成膜を用いて成膜され、成膜方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等が例として挙げられるが、生産性・低コスト性等の観点から、スパッタリング法を用いるのが好ましい。第１誘電体層２及び第２誘電体層４の材料・膜厚は独立に任意に設定でき、それらの光学特性や熱特性から最適値を設定することになる。膜厚としては、１０ｎｍ〜５０００ｎｍ程度である。
【００１８】
記録層３には、相変化材料を用いる。光情報記録媒体に適している相変化材料としては、合金系の材料を用いるが好ましく、ＧｅＴｅ、ＧｅＴｅＳｅ、ＧｅＴｅＳ、ＧｅＳｅＳｂ、ＧｅＳｅＳｂ、ＧｅＡｓＳｅ、ＩｎＴｅ、ＳｅＴｅ、ＳｅＡｓ、Ｇｅ−Ｔｅ−（Ｓｎ，Ａｕ，Ｐｄ）、ＧｅＴｅＳｅＳｂ、ＧｅＴｅＳｂ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＡｇＩｎＳｂＴｅの合金系を例示することができる。各合金系の組成比は、非仮情報記録媒体の記録線速度によって最適化される。また、上記の元素を主成分とする合金系に任意の元素を不純物として混入しても良く、混入する不純物としては、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ等を例示することができる。
【００１９】
特に、記録層３にＡｇＩｎＳｂＴｅを用いた場合、記録によって形成される安定相（結晶化相）と準安定相（アモルファス相）との境界が明瞭となるなため、マークエッジ記録方式を用いた記録方式には適しており、この場合、不純物として微量のＮを添加することで、記録線速マージンを広く取ることが可能となる。
【００２０】
記録層３は、真空成膜法で積層され、真空成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等があげられ、生産性・低コスト性等を考慮すると、スパッタリング法を利用するのが望ましい。
【００２１】
反射層５は、記録再生光の反射及び記録時に発生する熱を放熱する機能を持つ。このような反射放熱層としての反射層５の材料としては、金属及び合金等、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ又はこれらの金属にＴｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃ等を１種類以上混合した合金を使用することができる。もっとも、熱的特性、光学的特性及び生産性等を考慮すると、Ａｌを主成分とする合金を用いるのが好ましい。合金の組成及び反射層５の膜厚は任意に設定することができ、熱的特性及び光学的特性から最適化するのが望ましい。
【００２２】
保護層６には、光硬化樹脂や電子線硬化樹脂等を主成分とする樹脂材料を用いる。これらの樹脂としては、成膜性、硬化の簡易性の観点から、光硬化樹脂を主成分とする樹脂材料を用いることが望ましい。光硬化樹脂としては、紫外線硬化樹脂が一般的である。また、成膜方法としては、ディッピング法、スピンコート法等を例示することができる。
【００２３】
実施に際しては、光情報記録媒体の保護層６上に1層以上の印刷層７を設け、この印刷層７によってレーベルを作成したり、あるいは、基板１の下面上にハードコート層８を設け、引っかき強度の向上を図るようにしたりしても良い。印刷層７の材料としては公知の光硬化インクを使用することができ、その成膜にはスクリーン印刷を用いるのが一般的である。一方のハードコート層８の材料及び成膜方法には、保護層６と同様のものが利用可能である。
【００２４】
さらに、実施に際しては、２つの光情報記録媒体を、保護層６の面同士を接合させるようにして貼り合わせても良い。
【００２５】
このようにして作成された光情報記録媒体の記録層３は、一般にアモルファス又はアモルファスに近い状態であり、反射率が低い状態にある。本発明の光情報記録媒体を実現するためには、光情報記録媒体の記録層３をより反射率の高い結晶化又は結晶化に近い状態にする初期化工程を要する。初期化は、記録層３に熱を与え、記録層３を融点近傍の結晶化温度又はその近傍の温度まで過熱した後、冷却することによって行う。このような初期化は、記録層３をレーザ照射しながら走査する方法が一般的であり、この場合に用いられるレーザ光源としては、ガスレーザや高出力半導体レーザ等を挙げることができる。もっとも、制御の簡便性から高出力半導体レーザを用いるのが一般的である。
【００２６】
光情報記録媒体への記録は、出力変調したレーザ光を記録層３に照射することによって行い、マルチパルス法を用いて行うことが好ましい。記録方法の例としては、特開平０９−１３８９４６号公報に記載されたものが挙げられ、記録装置と光情報記録媒体との間の相対速度を異ならせての記録に対応した記録方法としては、ＣＤ-ＲＷの標準規格書であるオレンジブック・パートIII vol.1 ver.2.0、又は、オレンジブック・パートIII vol.2に記載されるものを例示することができる。このようなマルチパルス法では、記録パワーＰＷ、消去パワーＰＥ、バイアスパワーＰＢの３レベルで記録するのが一般的である。記録ＰＷは、各パルスで同じ値をとるのが好ましいが、各パルスで個別の値を設定しても良い。また、各パルスの幅は任意に設定することができる。
【００２７】
光情報記録媒体への最適な記録方法、記録パワーは記録装置の特性に合せて変更することができ、記録パワーの設定はＯＰＣ（Optimum Power Control）を実施することで決定されるのが一般的であり、ＯＰＣの方法としては、オレンジブック・パートIIIに記載されるγ法が一般的である。
【００２８】
消去パワーＰＥは、記録ＰＷと同様に、記録装置、光情報記録媒体の特性に合せて任意に設定できるが、繰り返し記録（ダイレクトオーバーライト）性から決定されるのが一般的である。
【００２９】
本実施の形態の光情報記録媒体は、記録層３を含む記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の記録面と記録装置との間の相対速度ＶがＶＬ≦Ｖ≦ＶＨとなる範囲で記録面に情報の記録及び消去を行うことができる。そして、このような本実施の形態の光情報記録媒体では、初期化後の記録面の反射率Ｒｂ０と、最適な消去パワーＰＥをもって初期化した後の記録面の反射率Ｒｂとの関係が、次の（１）〜（３）に示す範囲内にある。つまり、
（１）未記録状態の前記記録面に対して、相対速度ＶＨでの最適消去光照射パワーＰＥＨによる光照射後の記録面の反射率をＲｂＨとするとき、ＲｂＨ／Ｒｂ０＞１．０３である。
（２）ＲｂＨ／Ｒｂ０＜１．１０である。
（３）未記録状態での記録面に対して、相対速度ＶＬでの最適消去パワーＰＥＬによる光照射後の記録面の反射率をＲｂＬとするとき、ＲｂＬ／Ｒｂ０＜１．１５である。
【００３０】
ここで、光情報記録媒体に対しては、初期化時の走査速度や照射レーザパワーを変えることでＲｂ０を変化させることが可能であり、Ｒｂ０を変化させた時のＲｂ０とＲｂとの関係は図２に示すような関係になる。つまり、図２に示すように、低いＲｂ０の領域Ａでは、結晶化状態が不十分であるため記録装置による消去を行うと結晶化が促進されて記録面の反射率が上昇するが、Ｒｂ０が高い領域Ｂでは、初期化による結晶化が十分に行われているため記録装置による消去を行ってもそれ以上の初期化が不可能となり記録面の反射率は上昇しない。
【００３１】
本発明のような相変化型の光情報記録媒体では、初期化後の記録の上に１回目のダイレクトオーバーライトを行うとジッタが上昇するのが一般的である。これは、記録マークを消去した反射率レベルとマークのない部分を消去した反射率レベルとが異なること、マークの上にマークを重ねて記録した時の反射率レベルとマークのない部分にマークを記録した場合の反射率レベルとが異なることが主な原因である。特に、前者の記録マークを消去した反射率レベルとマークのない部分を消去した反射率レベルとが異なることは、ジッタの悪化に大きく影響する。また、この傾向は、記録速度が高いほど大きくなるのが一般的である。これに対して、図３に示すＲｂ０をＡの領域に設定することで、これらの反射率レベルに差が生ずることを抑制することができ、これによってオーバーライト後のジッタを低下することができる。
【００３２】
以下、最適な範囲を詳述する。
【００３３】
光情報記録媒体と記録装置の相対速度をＶとする。光情報記録媒体に記録可能であるＶが
ＶＬ≦Ｖ≦ＶＨ
であるとき、相対速度ＶＬ、ＶＨでの最適消去パワーをＰＥＬ、ＰＥＨであるとする。記録装置を用いて相対速度ＶＨでパワーＰＥＬによるＤＣ消去を１回行った後に、消去部の反射率を記録装置で測定した反射率ＲｂＨは、以下の範囲になければならない。
ＲｂＨ/Ｒｂ０＞１．０３
この範囲にＲｂ０を設定することで、相対速度ＶＨでオーバーライトした時のジッタを低下させることができる。
【００３４】
また、オーバーライトで反射率が大きく変動してしまうと不具合が発生する場合があるため、
ＲｂＨ/Ｒｂ０＜１．１０
であることが好ましい。
【００３５】
より低い相対速度ＶＬでは、消去時に光情報記録媒体にかかるエネルギーは高くなる傾向にある。したがって、ＰＥＬで消去したときの反射率の上昇はさらに高くなる傾向がある。そこで、相対速度ＶＬでのオーバーライトの反射率変動の不具合を低下させるためには、
ＲｂＬ／Ｒｂ０＜１．１５
であることが好ましい。
【００３６】
【実施例】
本発明の発明者等は、上述したような実施の形態と同様の光情報記録媒体を作成し、実験を試みた。作成した実施例は、次のような光情報記録媒体である。なお、実施の一形態と同一部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
【００３７】
本実施例は、連続グルーブを転写したポリカーボネート製ＣＤ-ＲＷ透明基板１に、第１誘電体層２、記録層３、第２誘電体層４、保護層６を順次積層して作成したＣＤ-ＲＷディスクである。
【００３８】
誘電体層２、４には、ＺｎＳ、ＳｉＯ２の混合物を用いた。第１誘電体層２の膜厚は７０〜９０ｎｍ、第２誘電体層４の膜厚は２５〜３５ｎｍとした。
【００３９】
記録層３には、ＡｇＩｎＳｂＴｅ合金を用い、その膜厚は１３〜２０ｎｍとした。
【００４０】
反射層５には、ＡｌＴｉ合金を用い、その膜厚は１５０ｎｍとした。
【００４１】
そして、初期化条件を変更することでＲｂ０、ＲｂＨ、ＲｂＬを変更したサンプルを作成した。
【００４２】
この際、初期化装置としては、高出力半導体レーザを用いた走査型の初期化装置を用いた。この初期化装置における光照射ヘッドの仕様は、
・λ＝８１０ｎｍ
・ラジアル方向ビーム幅＝１００μｍ
・走査方向ビーム幅＝１．０μｍ
・走査ピッチ＝６０μｍ
である。また、このような光照射ヘッドのレーザパワーは７００〜９００ｍＷ、走査速度は３〜６ｍ／Ｓとした。
【００４３】
作成したサンプルは、オレンジブック・パートIII vol.2に記載されている記録方法で記録可能なＣＤ-ＲＷに準ずる光情報記録媒体となった。
【００４４】
次いで、作成したサンプルの記録特性を調べた。記録装置としては、パルステック工業社製ＣＤ評価装置ＤＤＵ-１０００を用いた。光ピックアップの仕様は以下の通りである。
・λ＝７９５ｎｍ
・ＮＡ＝０．５０
そして、記録方法は、オレンジブック・パートIII vol.2 に記載されている方法を用いた。
【００４５】
サンプルは、４Ｘ（ＣＤの４倍速）から１０Ｘ（ＣＤの１０倍速）記録まで対応したＨｉｇｈ−ｓｐｅｅｄＣＤ−ＲＷであり、相対速度ＶＬ＝４．８ｍ／Ｓ、相対速度ＶＨ＝１２．０ｍ／Ｓとした。
【００４６】
また、ＰＷＨ、ＰＷＬはγ法で設定し、ＰＥＨ、ＰＥＬはオーバーライト後のジッタと１０００回オーバーライト後のジッタとが同一レベルになるように設定した。それらの値は、
ＰＷＨ＝２０ｍＷ、ＰＷＬ＝１９ｍＷ
ＰＥＨ＝９ｍＷ、ＰＥＬ＝８ｍＷ
である。
【００４７】
このような設定で、ＶＨ（１０Ｘ）で１回ダイレクトオーバーライトした時の記録特性である３ＴジッタとＲｂＨ／Ｒｂ０との関係を測定した。測定結果を図３に示す。ＣＤ-ＲＷの標準規格であるオレンジブックではジッタは３５ｎｓ以下と規定されているため、ＲｂＨ／Ｒｂ０が低いほど、オーバーライト後のジッタが高くなり、特性が悪化することがわかる。特性が良好な光情報記録媒体はＲｂＨ／Ｒｂ０＞１．０３であることが必要である。
【００４８】
同様な条件（相対速度ＶＨ）で、１０００回まで記録したときの記録面の反射率Ｒｔｏｐ１０００と初期記録後の反射面の反射率Ｒｔｏｐ０との比と、ＲｂＨ／Ｒｂ０との関係を図４に示す。図４より、ＲｂＨ／Ｒｂ０が高いほど、１０００回オーバーライト後の反射率の上昇が大きくなっていることが分かる。反射率の変動は、１０％以下であることが好ましいので、適切なＲｂＨ／Ｒｂ０の範囲は、ＲｂＨ／Ｒｂ０＜１．１０程度となる。
【００４９】
さらに、相対速度ＶＬで１０００回オーバーライトした後の反射率変動のＲｂＬ／Ｒｂ０依存性を同様に調べた結果を図５に示す。相対速度ＶＨでの記録と同様に、記録後の反射率の変動を１０％以下にするためには、ＲｂＬ／Ｒｂ０＜１．１５が適切な範囲である。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１記載の光情報記録媒体では、記録面を相対速度ＶＨで消去したときの記録面の反射率ＲｂＨに対して、反射率Ｒｂ０を低めの最適値になるように初期化されているため、相対速度ＶＨでのオーバーライト特性を良好にすることができる。
【００５１】
請求項２記載の光情報記録媒体は、記録面を相対速度ＶＨで消去したときの記録面の反射率ＲｂＨに対して、反射率Ｒｂ０を近い値としているため、相対速度ＶＨでのオーバーライトにおいて、反射率変動を少なくすることができる。
【００５２】
請求項３記載の光情報記録媒体は、記録面を相対速度ＶＬで消去したときの記録面の反射率ＲｂＬに対して、反射率Ｒｂ０を近い値としているため、相対速度ＶＬでのオーバーライトにおいて、反射率変動を少なくすることができる。
【００５３】
請求項４記載の光情報記録媒体では、記録層の含有元素を最適化しているので、ＶＨでのオーバーライト特性を向上することができる。
【００５４】
請求項５記載の光情報記録媒体では、相対速度ＶＨとＶＬとの比を２．５以上にしているので、一般的な１２ｃｍ径の光ディスクでＣＡＶ（角速度一定）記録に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光情報記録媒体の実施の一形態を示す側面図である。
【図２】初期化後の記録面の反射率Ｒｂ０と最適な消去パワーＰＥをもって初期化した後の記録面の反射率Ｒｂとについて、Ｒｂ０を変化させた時のＲｂ０とＲｂとの関係を示すグラフである。
【図３】記録面に対して、相対速度ＶＨ（１０Ｘ）で１回ダイレクトオーバーライトした時の記録特性である３ＴジッタとＲｂＨ／Ｒｂ０との関係を示すグラフである。
【図４】相対速度ＶＨで、１０００回まで記録したときの記録面の反射率Ｒｔｏｐ１０００と初期記録後の記録面の反射率Ｒｔｏｐ０との比と、ＲｂＨ／Ｒｂ０との関係を示すグラフである。
【図５】相対速度ＶＬで、１０００回まで記録したときの記録面の反射率Ｒｔｏｐ１０００と初期記録後の記録面の反射率Ｒｔｏｐ０との比と、ＲｂＨ／Ｒｂ０との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３記録層

Claims

記録装置によって記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の前記記録面と前記記録装置との間の相対速度Ｖが
ＶＬ≦Ｖ≦ＶＨ
となる範囲で前記記録面に情報の記録及び消去を行うことができる光情報記録媒体において、
前記記録面は、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含有する記録層を有し、
光ピックアップの仕様を波長７９５ｎｍ、開口率０．５０とした場合の、未記録状態の前記記録面の反射率をＲｂ０、未記録状態の前記記録面に対して、相対速度ＶＨでの最適消去光照射パワーＰＥＨによる光照射後の前記記録面の反射率をＲｂＨとするとき、
ＲｂＨ／Ｒｂ０＞１．０３
であり、
ＣＤの４〜１０倍速記録まで対応したＣＤ−ＲＷであることを特徴とする光情報記録媒体。
ＲｂＨ／Ｒｂ０＜１．１０
であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
未記録状態での前記記録面に対して、相対速度ＶＬでの最適消去パワーＰＥＬによる光照射後の前記記録面の反射率をＲｂＬとするとき、
ＲｂＬ／Ｒｂ０＜１．１５
であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録媒体。