JPH06111369A

JPH06111369A - 情報の記録用部材および記録再生方法

Info

Publication number: JPH06111369A
Application number: JP5192155A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Miyauchi; 靖宮内; Motoyasu Terao; 元康寺尾; Shigenori Okamine; 成範岡峯; Chikao Murase; 至生村瀬; Akira Arimoto; 昭有本
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1993-08-03
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】マスク層を設けて高密度化記録を行なう光ディ
スクにおいて、書き換え可能回数を向上させる。【構成】色素を含むマスク層５を無機物層４，６で挟
み、さらにその片側の無機物層として熱伝導率が高い光
反射層６となるディスク構造とした。また、色素の吸収
飽和する領域の大きさを小さくすることにより，見かけ
上有効なビームスポットを小さくした。【効果】安定にかつ高密度の記録・再生が行なえ、さら
に書き換え可能回数が向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光等のビームによ
って、たとえば電子計算機のデータや、ファクシミリ信
号やディジタルオーディオ信号などのディジタル情報を
再生したり、あるいはリアルタイムで記録することが可
能な情報の記録用部材および記録方法に関するものであ
る。特に、高密度相変化型光ディスクに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報も多種多様化し、ユーザが情
報を記録または情報を書き換えることができる書き換え
可能型光ディスクの要求が高くなってきた。また、情報
量も増大し、大容量の光ディスクが必要になってきた。
これに伴っていろいろな研究機関において光ディスクの
高密度化の検討が活発に行われている。たとえば、記録
レーザ波長の短波長化、絞り込みレンズの高ＮＡ（開口
比）化などによって記録点の大きさを小さくする方法
や、日経エレクトロニクス、５２１巻、第９２頁（１９
９１）に記載のように、情報を読み出すレーザビームの
スポット径を見かけ上小さくして高密度化を図ろうとす
る方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術において、
読み出し層に記録点が転写される範囲を狭くすることに
より、情報を読み出すレーザビームのスポット径を見か
け上小さくして高密度化を図ろうとする方法が記録密度
向上の点では有利である。しかし、この場合にも記録点
を小さくする必要がある。そのため、光スポットの光強
度の先端部（キュリー温度以上に昇温した領域が記録点
となる）で記録を行っている。そのため、レーザの光強
度やレーザ光の集光点と記録膜面との相対位置が変動し
た場合、記録点の大きさが変動する可能性があり安定な
記録ができないという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決し、大容量でありかつ安定な記録が可能な情
報の記録用部材および記録再生方法を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術におけ
る問題点を解決するために、本発明では、マスク層とし
て、たとえば色素を含む層を用いてレーザビームのスポ
ット径を等価的に小さくして高密度化を図っている。こ
の色素は、ナフタロシアニンなどであるが、あるしきい
値を越える強度のレーザ光が所定の時間照射されると基
底状態にある色素分子がなくなり、それ以上は光を吸収
しなくなる性質をもっている（吸収飽和）。すなわち、
情報トラック上の情報を読み出す場合には、しきい値を
越えた部分しか読み出すことができず、結果的には小さ
な光スポットで読み出したことと同じ効果が得られる
（マスク効果）。この時、少なくとも表面が有機物より
成る基板と記録膜との間に色素を含むマスク層を設ける
ことも考えられるが、本発明では、色素を含むマスク層
を、他の無機物層で挟む構造とした。例えば、Ａｌ合金
反射層やＺｎＳ系材料保護層などの無機物層の間に色素
を含むマスク層を形成することにより、機械的に強くな
り多数回の書き換えでも色素を含むマスク層の変形など
が抑えられる。また、色素を含むマスク層を記録膜より
反射層側に形成することにより、色素を含むマスク層で
発生した熱を反射層側へ逃がすことができ、色素を含む
マスク層の熱によるダメージが少なくなる。その結果、
記録時などの高温による層変形・構造破壊が少なくな
る。この時、熱伝導率が大きい反射層を用いる方が急速
に熱が逃げるため好ましい。そして色素を含むマスク層
は反射層に接して形成した方がさらに熱拡散効果が大き
く好ましい。

【０００６】また、マスク層として色素を含む層に代え
て、低融点の無機物層でも良い。この時、ディスクが回
転している場合、レーザ照射されて記録膜の温度が最高
になる部分はレーザスポットの中心より少し遅れた部分
となる。そのために、融点を越えたスポットの後ろ側の
部分だけ屈折率が変化し、この部分の情報が大きく再生
されることになり、結果的には小さな光スポットで読み
出したことと同じ効果が得られる（マスク効果）。ここ
で無機物層は、融点が３００℃以下の物が低いパワーで
再生ができるため好ましい。また無機物層材質として
は、相変化型記録膜用材質として公知のものが融けたと
きの屈折率変化が大きいので好ましい。また例えば、Ａ
ｌ合金反射層やＺｎＳ系材料保護層などの無機物層の間
にこれら無機物のマスク層を形成することにより、機械
的に強くなり多数回の書き換えでもマスク層の変形など
が抑えられる。また、無機物のマスク層を記録膜より反
射層側に形成することにより、無機物のマスク層で発生
した熱を反射層側へ逃がすことができ、無機物のマスク
層の熱によるダメージが少なくなる。その結果、記録時
などの高温による層変形・構造破壊が少なくなる。この
時、熱伝導率が大きい反射層を用いる方が急速に熱が逃
げるため好ましい。そして無機物のマスク層は反射層に
接して形成した方がさらに熱拡散効果が大きくさらに好
ましい。

【０００７】本発明では再生時の平均パワーよりも大き
く記録パワー（高いパワーレベル）よりも小さいレーザ
パワーで吸収飽和が起こる色素と記録膜との組み合わせ
を用いることにより、良好な記録再生が行える。特に消
去パワー（中間パワーレベル）と記録パワーの間にしき
い値が来るような色素と記録膜との組み合わせを用いる
方が、消え残りが少なく確実な記録再生が行えるためさ
らに好ましい。

【０００８】また、色素を含む膜の吸収飽和が起こるし
きい値が、消去パワーと記録パワーの間にある場合に
は、消去パワーを記録パワーの０.５倍以上０.８倍以下
にすると消え残りの点で効果がある。０.６倍以上０.７
倍以下がさらに好ましい。これは消去パワー照射時にお
いて色素を含むマスク層が形成されていることにより反
射層からの反射光量が少なくなり記録膜での吸収量が少
なくなる。その結果、記録トラック周辺部での記録膜の
温度が低くなり消え残りが生じる。これを防ぐためにそ
の分消去パワーを高くするのである。しかし、色素を含
む膜の吸収飽和が起こるしきい値が、再生パワーと消去
パワーの間にある場合には、消去パワーが記録パワーの
０.５倍より小さくてもよい。

【０００９】本発明では、再生光を連続光（ＤＣ光）と
しないで、パルス光とした方が微小な領域の再生が行え
るため好ましい。すなわち、再生光のピークパワーは記
録パワーに近く、パルス幅は記録幅よりも狭くする。こ
れにより、再生パルス光が照射された部分が吸収飽和を
起し、光スポットの中心付近の記録点だけが再生でき、
また熱の影響も少ないため再生時に記録状態に影響を与
えることもない。

【００１０】本発明に用いる記録膜としては、穴あけタ
イプの記録膜、高速記録・消去が可能な高融点の結晶−
非晶質相変化光記録膜、非晶質−非晶質間変化を利用す
る記録膜、結晶系や結晶粒径の変化などの結晶−結晶間
相変化記録膜および光磁気記録膜が好ましいが他の記録
膜でも良い。

【００１１】

【作用】本発明では、ナフタロシアニン色素のように、
あるしきい値を越える程度のレーザ光が照射されると基
底状態にある色素がなくなり、それ以上は光を吸収しな
くなる性質をもっており、かつ、耐熱性がある色素を含
むマスク層を設けている。また、記録パワーと消去パワ
ーの間に色素を含むマスク層の吸収飽和のしきい値が来
るようなディスク構造とし、消去パワーを記録パワーの
０.５倍以上とすれば、記録パワーが照射された部分の
みが吸収飽和を起して記録が行われ、消去パワーが照射
されていた部分では前の情報を確実に消去することがで
き、特に好ましい。そして、再生を行う場合、吸収飽和
を起すしきい値よりも低いレーザ光の照射の場合には、
色素の透過率が低いため相変化記録膜に記録されている
情報は読み出すことはできず、しきい値よりも高いレー
ザ光の照射を行なうことにより、その中心部分の色素の
透過率が高くなり記録膜に記録した情報が読み出せるこ
とになる。

【００１２】マスク層として色素を含む層に代えて、低
融点の無機物層を用いても同様な効果があった。

【００１３】本発明のように、マスク層を無機物で挟む
構造としたことにより、書き換え可能回数が向上した。
これは、マスク層の両側にある無機物層が機械的強度を
向上させたことによる。また、マスク層と反射層を近接
して設けたことにより、記録膜およびマスク層で発生し
た熱を反射層側へ急速に逃す効果がある。この時の反射
層は、Ａｌ合金のように熱伝導率が高い反射層を用いる
方が熱による影響が少なく好ましい。

【００１４】本発明は、レーザ光照射により既存の情報
を消去しながら新しい情報を記録する、いわゆる１ビー
ムオーバーライトが可能な相変化型光ディスクや光磁気
ディスクに特に効果があるが、オーバーライトできない
光磁気ディスクや追記型光ディスクにも適している。ま
た、Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓのうちより選ばれる少なくとも１種
類の元素を３０〜８５原子％含有するカルコゲン化物
（例えば、Ｉｎ−Ｓｅ，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ｓｂ
−Ｔｅを主成分とする記録膜）やＩｎ−Ｓｂを主成分と
する記録膜、そしてＴｂ−Ｆｅ−ＣｏやＰｔとＣｏを主
成分とする光磁気記録膜に対して特に有効である。ま
た、これらとは記録原理の異なる記録媒体を用いても良
い。

【００１５】記録用エネルギービームとしてはレーザ光
などの光ビームに限らず、記録膜の性質に応じてその他
の電子ビーム、イオンビームなどのエネルギービームも
使用可能である。また、記録媒体としてもディスク状の
みならずテープ状、カード状などの他の形態の記録媒体
が使用可能である。

【００１６】

【実施例】以下に本発明を実施例によって詳細に説明す
る。

【００１７】実施例１図１は、本実施例のディスクの構造断面図の一例を示し
たものである。まず直径６.４ｃｍ，厚さ１.１ｍｍのト
ラッキング用の溝（溝ピッチ１.４μｍ)を有するポリカ
ーボネート基板１上に、マグネトロンスパッタリング法
により厚さ約１２５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂下部保護層
２を形成した。このＺｎＳ−ＳｉＯ₂保護層２上にスパ
ッタ法により高融点（融点：〜６５０℃）のＧｅ₂₂Ｓｂ
₂₆Ｔｅ₅₀Ｃｏ₂組成の記録膜３を約２０ｎｍの膜厚に形
成した。次にＺｎＳ−ＳｉＯ₂の中間層４を約２１０ｎ
ｍの膜厚に形成した。さらに、マスク層としてナフタロ
シアニン色素が含まれた有機物層５を３００ｎｍ積層
し、この上にＮｉ−Ｃｒ反射層６を２００ｎｍつけた。
さらに，この上に紫外線硬化樹脂保護層７を設けた。そ
の後，この上に接着剤層８を介して，同じ構造のもう一
枚のディスクとの貼りあわせを行った。

【００１８】次に、記録再生原理を説明する。本実施例
では、ナフタロシアニン色素のように、耐熱性が有り、
あるしきい値を越える程度のレーザ光が照射されると基
底状態にある色素がなくなり、それ以上は光を吸収しな
くなる性質（吸収飽和）をもっている色素を使用する。
まず、半導体レーザから出た光ビームは、基板１を透過
して記録膜３に照射される。さらに記録膜３を透過した
光ビームは色素を含むマスク層５に照射される。この
時、光ビームスポットの中心で吸収飽和を起すしきい値
を越えた部分の透過率が大きくなる。そして、この透過
率が上昇した部分を通過したビームが反射層６で反射
し、記録膜側へ戻って多重反射を起す。その結果、記録
膜３上に形成される記録点の大きさは、色素を含むマス
ク層５で吸収飽和を起した部分の大きさで決まる。すな
わち吸収飽和を起す部分の大きさを小さくすることによ
り高密度化が可能である。

【００１９】本実施例では、色素を含むマスク層５を上
部保護層４と反射層６との間に形成したが、このように
無機物層の間に形成することにより機械的強度が増加
し、書き換え可能回数が増加した。たとえば、本実施例
のディスク構造では１０万回の書き換えを行ってもノイ
ズレベルの上昇はみられなかったが、色素を含むマスク
層５を基板１上に形成した場合には、１万回の書き換え
でノイズレベルが約５ｄＢ上昇した。この原因として
は、書き換えにより、色素を含むマスク層５が変形した
ものと考えられる。また、本実施例のように、反射層６
に接して、あるいは近接して、すなわち薄い他の層を介
して色素を含むマスク層５を設けることにより、色素を
含むマスク層５で発生した熱が反射層６側へ急速に逃げ
るため熱によるダメージが少なくなるという効果が有
る。特に、色素を含むマスク層５を反射層６と接して形
成した場合が効果が大きかった。

【００２０】本実施例では、図２に示したような記録波
形を用いた。ここで、消去パワーと記録パワーの間にし
きい値を持ち、記録パワー照射で吸収飽和を起す色素を
用いた。これにより、記録パワーが照射された色素を含
む膜５上の部分では吸収飽和を起し、透過率が増大す
る。そして、この部分の大きさとほぼ等しい記録点が記
録膜３上に形成され、消去パワーが照射された部分では
前の情報の消去が行われる。この時、消去パワーが照射
されている部分では吸収飽和が起きないため透過率が低
くなるので、色素を含むマスク層が無い場合に適した記
録パワーと消去パワーとの比と同じにする場合は、消え
残りが大きくなる可能性があった。

【００２１】下記に消去パワーと記録パワーの比を変え
た場合の消え残りの値を示した。

【００２２】結果から、消去パワーを記録パワーの０.５倍以上０.８
倍以下とすることにより、消え残りを小さくすることが
できた。記録パワーの０.６倍以上０.７倍以下が特に好
ましい。

【００２３】また、情報の再生はデューティー比が０.
２より小さなパルスで行なった。これにより、温度上昇
による悪影響を避けて、読み出し時にも吸収飽和を利用
することができ、微小部分の再生が可能である。

【００２４】本実施例で用いた色素においては、吸収飽
和する部分は、約０.５μｍφ程度であり、次に読もう
としている同一トラック上の記録情報および隣の情報ト
ラックの情報は読み出されない。このため、従来に比べ
て記録点密度が２倍、線密度が２倍となり、トータルで
容量が４倍となった。

【００２５】本実施例では、記録膜として高融点の相変
化型光記録膜を用いたが、光磁気記録膜でも同様な効果
があった。

【００２６】実施例２本実施例のディスクの構造は、実施例１と基本的に同じ
である。ただ、ナフタロシアニン色素が含まれた有機物
層に代えて、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層を２５ｎｍ積
層した構造である。

【００２７】次に、再生原理を説明する。本実施例で
は、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層のように融点が２５０
℃と低く、膜が融けたときの屈折率変化が比較的大きい
無機物層を使用する。まず、半導体レーザから出た再生
光ビーム（連続光）は、ＰＣ基板を透過してＧｅ₂₂Ｓｂ
₂₆Ｔｅ₅₀Ｃｏ₂記録膜に照射される。さらに記録膜を透
過した再生光ビームはＴｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層に照
射される。この時、光ビームスポットよりも後ろ側の部
分でＴｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層膜の融点を越えた部分
の屈折率と消衰係数が小さくなる。そして、この屈折率
と消衰係数が低下した部分を通過したビームが反射層で
反射し、さらに記録膜側へ戻って多重反射を起こし，反
射率が低下する。その結果、光スポットとＴｅ₂₀Ｓｅ₈₀
相変化マスク層が融けていない部分とが重なった微小な
部分に存在する記録点だけを読むことができ，大きな再
生信号が得られる。マスク層が溶けない部分の再生光反
射率が特に低くなるように下部保護層および記録膜を選
び，マスク層が溶けた部分で，かつ光スポット内の領域
に存在する記録点を読むようにしても良い。ここで再生
光を連続光（ＤＣ光）としないで、パルス光としてもよ
い。

【００２８】本実施例では、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク
層を上部保護層と反射層との間に形成したが、このよう
に無機物層の間に形成することにより機械的強度が増加
し、書き換え可能回数が増加した。たとえば、本実施例
のディスク構造では５０万回の書き換えを行ってもノイ
ズレベルの上昇はみられなかったが、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変
化マスク層を基板上に形成した場合には、５万回の書き
換えでノイズレベルが約４ｄＢ上昇した。また、本実施
例のように、反射層に接して、あるいは近接して、すな
わち薄い他の層を介してＴｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層を
設けることにより、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相変化マスク層で発生
した熱が反射層側へ急速に逃げるため熱によるダメージ
が少なくなるという効果が有る。特に、Ｔｅ₂₀Ｓｅ₈₀相
変化マスク層を反射層と接して形成した場合が効果が大
きかった。

【００２９】マスク層として，低融点元素である，Ｉ
ｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｃｄ，Ｔｅ，およびＳｅ
のうちの少なくとも１元素を３０原子％以上含有した
膜，特に，結晶化させた後の融点が２５０℃以下の膜，
例えば，Ｓｎ₇₀Ｐｂ₃₀合金，Ｉｎ₇₀Ｓｎ₃₀合金を用いた
場合において，読み出しに必要なレーザパワーを下げる
ことができた。

【００３０】本実施例では、記録膜として高融点の相変
化型光記録膜を用いたが、光磁気記録膜でも同様な効果
があった。

【００３１】

【発明の効果】本発明のように、マスク層を無機物層で
挟み、さらにその片側の無機物層を熱伝導率が高い光反
射層とすることにより、マスク層を有する記録媒体の機
械的強度及び熱的強度を高くすることができ、書き換え
可能回数が向上した。また、記録点の大きさは吸収飽和
する領域の大きさで決定されるため、記録パワーやオー
トフォーカスの要求精度が上がるのを避けて安定な高密
度記録・再生が行えるようになった。記録媒体としても
ディスク状のみならずテープ状、カード状などの他の形
態の記録媒体が使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク基板の断面図。

【図２】記録・再生波形の模式図。

【符号の説明】

１，１’…ポリカーボネート基板、２，２’…ＺｎＳ−
ＳｉＯ₂保護層、３，３’…Ｇｅ₂₂Ｓｂ₂₆Ｔｅ₅₀Ｃｏ₂記
録層、４，４’…ＺｎＳ−ＳｉＯ₂中間層、５，５’…
ナフタロシアニン色素入りの有機物層、６，６’…Ａｌ
−Ｃｕ反射層、７，７’…紫外線硬化樹脂保護層、８…
接着層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 11/10 Ｚ 9075−5Ｄ (72)発明者岡峯成範東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者村瀬至生東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者有本昭東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エネルギービームの照射によって情報の追
加記録や書き換えができる書き込み可能型光ディスクに
おいて、記録膜に加えて、無機物の層に挟まれたマスク
層を少なくとも一層以上設けたことを特徴とする情報の
記録用部材。
【請求項２】上記マスク層が、記録膜と反射層との間に
形成されていることを特徴とする請求項１記載の情報の
記録用部材。
【請求項３】上記マスク層が色素を含んだ層であること
を特徴とする請求項１または２記載の情報の記録用部
材。
【請求項４】上記マスク層が融点３００℃以下の無機物
層であることを特徴とする請求項１または２記載の情報
の記録用部材。
【請求項５】上記マスク層が、Ｉｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓ
ｂ，Ｂｉ，Ｃｄ，Ｔｅ，およびＳｅのうちの少なくとも
１元素を３０原子％以上含有することを特徴とする請求
項１または２記載の情報の記録用部材。
【請求項６】Ｇｅ−Ｓｂ−ＴｅまたはＩｎ−Ｓｂ−Ｔｅ
を主成分とする記録膜を用いていることを特徴とする請
求項１乃至５のいずれかに記載の情報の記録用部材。
【請求項７】エネルギービームの照射によって情報の追
加記録や書き換えを行う情報の記録再生方法において、
記録膜に加えて、無機物の層に挾まれた色素を含んだマ
スク層を少なくとも一層以上設けた情報の記録用部材
に、再生パワーと記録パワーとの間のレーザパワー照射
によって、上記色素を含む層の吸収飽和が起こる様に照
射することを特徴とする情報の記録再生方法。
【請求項８】消去パワーが上記記録パワーの０.５倍以
上０.８倍以下であることを特徴とする請求項７記載の
情報の記録再生方法。