JP2000137916A

JP2000137916A - 光記録方法及び相変化型記録媒体

Info

Publication number: JP2000137916A
Application number: JP11306574A
Authority: JP
Inventors: Michikazu Horie; 通和堀江; Takashi Ono; 孝志大野; Kanako Tsuboya; 奏子坪谷
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1999-10-28
Filing date: 1999-10-28
Publication date: 2000-05-16
Anticipated expiration: 2016-04-16
Also published as: JP3230676B2

Abstract

(57)【要約】【課題】相変化型記録媒体について、再結晶化速度及
び速度依存性が異なる媒体間の互換性を確保する。【解決手段】相変化型記録媒体で長さｎＴの非晶質マ
ークを形成する際に、記録パワーＰwを印加する期間α
_ｉＴ（１≦ｉ≦ｍ）とバイアスパワーＰbを印加する期
間β_ｉＴとを交互に設けることで、レーザパワーをｍ個
のパルスに分割する。この分割において、線速度Ｖに対
応させて、α_ｉＴ、β_ｉＴ又はβ_ｉＴにおける、Ｐbと
消去パワーＰeの比θ＝Ｐb／Ｐe、Ｐe、及び、Ｐwのパ
ラメータの組合せを、相変化媒体自体に記録する。記録
装置は、この記録されたパラメータの組合せに従って、
レーザパワーを制御する。これにより、特性が異なる媒
体間の互換性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光記録方法及び相変
化型記録媒体に関する。より詳しくは、レーザー光など
の照射により、情報を記録、消去、再生可能な相変化型
光学的記録媒体について、再結晶化特性及び線速度依存
性が異なるディスク間の互換性を確保し得る記録方法及
びこれに用いる相変化型記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の増大、記録・再生の高密
度・高速化の要求に応える記録媒体として、レーザーを
利用した光ディスクについての開発が盛んに行われてい
る。記録可能な光ディスクには、一度だけ記録が可能な
追記型と、記録・消去が何度でも可能な書換え型とがあ
る。書換え型光ディスクとしては、光磁気効果を利用し
た光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化を利用し
た相変化媒体が挙げられる。相変化媒体は外部磁界を必
要とせず、レーザー光のパワー変調だけで、記録・消去
が可能である。さらに、消去及び再記録を単一ビームで
同時に行う、１ビームオーバーライトが可能であるとい
う利点を有する。１ビームオーバーライト可能な相変化
記録方式では、記録膜のμmオーダーの微小部分を非晶
質化させることによって記録マークを形成し、これを結
晶化させることによって消去を行う手法が一般的であ
る。このような、相変化記録方式で用いられる記録層材
料としては、カルコゲン系合金薄膜を用いることが多
く、例えば、Ｇe−Ｔe系、Ｇe−Ｔe−Ｓb系、Ｉn−Ｓb
−Ｔe系、Ｇe−Ｓn−Ｔe系合金薄膜等が挙げられる。

【０００３】一般に、書換え型の相変化記録媒体では、
相異なる２つの状態（結晶状態及び非晶質状態）を実現
するために、異なる２つのレベルのレーザー光パワーを
用いる。この方式を、結晶化された初期状態から非晶質
マークを形成し、また、これを再び結晶化して非晶質マ
ークの消去を行う場合を例にとって説明する。結晶化
は、記録層の結晶化温度より十分に高く、融点よりは低
い温度まで記録層部分を加熱することによってなされ
る。この場合、結晶化が十分なされる程度に冷却速度が
遅くなるように、記録層を誘電体層で挟んだり、ビーム
の移動方向に長い楕円形ビームを用いたりする。一方、
非晶質化は融点より高い温度まで記録層を加熱し、急冷
することによって行う。通常の相変化媒体において１ビ
ームオーバーライトを行う際には、記録パルスを記録レ
ーザーパワーとそれよりも低いパワーの消去レーザーパ
ワーとの間で変調して、既に記録されている過去の非晶
質マークを消去しながら記録を行う。この場合、誘電体
層は、記録層で十分な冷却速度（過冷却速度）を得るた
めの放熱層として機能する。さらに、上述のような、加
熱・冷却過程における記録層の溶融・体積変化に伴う変
形や、プラスチック基板への熱的ダメージを防ぎ、或い
は、湿気による記録層の劣化を防止するためにも、上記
誘電体層が重要な役割を有する。一般に、誘電体層の材
質は、レーザー光に対して光学的に透明であること、融
点・軟化点・分解温度が高いこと、膜形成が容易である
こと、適当な熱伝導性を有すること等の観点から選定さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】非晶質マークの形成
は、一旦記録パワーで溶融せしめた記録層部分を、臨界
冷却速度以上の速さで冷却することによって行われる
（Mitsubishi Kasei R&D Review vol.4 No2 p68-81）。
この冷却速度は、同一層構成を用いた場合には線速度に
依存する。つまり、高線速では冷却速度が速くなり、低
線速では冷却速度は遅くなる。これを確認するため、本
発明の実施例でも用いた層構成である、ポリカーボネー
ト基板上にＺnＳ：ＳiＯ_２混合膜を１００ｎｍ、ＧeＳb
Ｔe記録層を２５ｎｍ、ＺnＳ：ＳiＯ_２混合膜を２０ｎ
ｍ、Ａl合金膜を１００ｎｍ順次に形成したディスク
で、一般的な差分法を用いた熱分布シミュレーションを
行った。この場合、計算上の記録パワー（レベル）Ｐ
w、及び、ベースパワー（レベル）Ｐbを照射して、記録
層が最高到達温度１３５０℃にまで達するように昇温し
た後に、温度が降下する過程において、融点（６００
℃）付近における臨界冷却速度を、パルス照射開始位置
から０．１μｍ進んだ位置で調べた。結果は、線速度が
１０ｍ／ｓ以上では数Ｋ／ｎｓｅｃ以上、４ｍ／ｓでは
２．２Ｋ／ｎｓｅｃ、１．４ｍ／ｓでは０．９Ｋ／ｎｓ
ｅｃであった。

【０００５】上記は、ディスク線速度が比較的小さな場
合には、溶融領域の一部又は全部が再凝固する際の冷却
速度が非晶質化のための臨界冷却速度に達せず、記録溶
融後に再結晶化が起こり、十分な非晶質マークの形成が
困難になるためと考えられる。溶融後に再結晶化した記
録マークの再生波形を観察すると図１のようになり、非
晶質膜部分の状態を示す図２を併せて参照すると、記録
マークの前半部分では再結晶化が大きく、マーク後半部
分では比較的良好に非晶質化されていることが判る。こ
のことは、記録パワーに相当するレーザービームの連続
照射により、マーク後半部分に相当する領域へのレーザ
ー照射による熱が、一旦は溶融したマーク前半部分に相
当する領域に伝導し、その結果、マーク前半部分が急冷
されずに再結晶化してしまうことによると説明できる。
この場合、マーク後半部分では、その直後に記録パワー
に相当するレーザービームが照射されなくなるために、
余計な熱の伝導がなく、溶融した部分が良好な非晶質に
なる。以上を考慮すると、記録パワーの照射開始後に、
一旦パワーを落とすことによって記録パルスを分割すれ
ば、記録層の時間的な温度変化が急冷的になり、記録時
の再結晶化によるマークの劣化を抑えることが可能にな
ると推論できる。

【０００６】上記を考慮した記録方法の例としては、特
開平２−１６５４２０号、特開平４−２１２７３５号、
特開平５−６２１９３号、特開平５−３２５２５８号、
特開平１−１１６９２７号の各公報、Jap. J vol.30 N
o.4 (1991), pp677-681等があり、また、オフパルスを
利用したものでは第４０回応用物理学関係連合会春季講
演会29a-B-4、特開平７−３７２５１号、特開平６−４
８６７号、特開平１−２５３８２８号、特開平１−１５
０２３０号、特開平１−３１５０３０号、特開平４−３
１３８１６号、特開平２−１９９６２８号、特開昭６３
−１１３９３８号の各公報等が挙げられる。

【０００７】他方、記録媒体側、特に記録層材料の観点
からすれば、記録時には、非晶質マーク形成のための臨
界冷却速度、再凝固時の溶融領域からの結晶化速度で非
晶質マークの形状等が定まる。消去時には、固相での核
形成、核成長速度に支配される結晶化特性で消去比が定
まる。このような物質固有の特性は、記録層材料及び組
成によって大きく異なる。現在、実用化されている、或
いは、実用化されつつある有用な記録層材料としては、
Ｇe、Ｓb、Ｔeの３元を主成分とする合金や、Ａg、Ｉ
n、Ｉb、Ｔeを主成分とする合金であるが、当然のこと
ながら、上記の物質固有の特性は大ききく異なる。更
に、冷却速度や結晶化のための保温時間は、記録媒体の
層構成にも大きく依存する。前述のように、相変化媒体
の記録層は、耐熱性の誘電体保護層で挟まれるのが普通
である。また、記録層上部の保護層上に更に金属反射層
を用いることも多い。当然のことながら、保護層や反射
層の熱物性や厚みにより、記録層の冷却速度、高温に維
持される時間は異なってくる。

【０００８】上記のような記録層材料及び層構成の最適
化を行うことにより、特定の線速及び特定の記録方法
（記録パルス分割方法）を使用する記録装置で、特性よ
く情報の記録、消去、再生を行うことが可能である。し
かしながら、そのような最適化のみでは、その記録媒体
の層構成及び記録層組成が適応できる線速度及びパルス
分割方法が狭いため、ある一定の範囲の線速度及びパル
ス分割方法や、特定の媒体での記録時には有効ではある
ものの、線速度が大きく異なる条件下や再結晶化特性が
異なる媒体では良好な記録が行えなくなる場合が多い。
すなわち、記録装置側がある特定の媒体のみを対象に設
計され、一定のパルス分割方法を採用する限り、相異な
る再結晶化特性、従って、線速依存性を有する相変化型
光ディスク媒体の互換性をとることは困難であった。こ
の問題が解決されない限り、ユーザサイドでのトラブル
が続出し、相変化型記録媒体の健全な市場の発展は望め
ない。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
の解決のため、記録時線速度及び個々の媒体に合わせた
パルス分割の方法を提案し、また、互換性を確保するた
めの具体的方法についても提案する。

【００１０】すなわち、本発明の光記録方法は、レーザ
ーパワーをクロック周期Ｔに従って記録パワーＰw、消
去パワーＰe、及び、バイアスパワーＰbの少なくとも３
値の間で変調することで光学的に識別可能な非晶質マー
クの形成又は消去を行って、相変化型記録媒体にデータ
を記録・消去する光記録方法において、記録パワーＰw
を印加する期間をα_１Ｔ、α_２Ｔ、・・・、α_ｍＴとし
且つバイアスパワーＰbを印加する期間をβ_１Ｔ、β_２
Ｔ、・・・、β_ｍＴとして、レーザパワーのための印加
期間を順次にα_１Ｔ、β_１Ｔ、α_２Ｔ、β_２Ｔ、・・・
・、α_ｍＴ、β_ｍＴと選定することで、ｎを２以上の整
数として長さｎＴの非晶質マークを記録するレーザパワ
ーをｍ個のパルスに分割し、ｋを０から２迄の整数から
成るパラメータ、ｊを０から２迄の実数からなるパラメ
ータとし、且つ、前記ｎの最小値をｎ_ｍｉｎとして、ｎ
_ｍｉｎ−ｋ≧１、ｍ＝ｎ−ｋ、α_１＋β_１＋・・・・・
＋α_ｍ＋β_ｍ＝ｎ−ｊ＝ｎ_Ｌを条件として、パルス分割
情報のパラメータである、記録パワーＰw、消去パワー
Ｐe、バイアスパワーＰb_ｉとＰeとの比Ｐb_ｉ／Ｐe＝θ
_ｉ及びα_iの全てを、使用する線速度及び記録媒体に合
わせて変更するように予め記録媒体上に記載し、該パル
ス分割情報を選択して記録を行なうことを特徴とする。

【００１１】また、本発明の相変化型記録媒体は、レー
ザーパワーをクロック周期Ｔに従って記録パワーＰw、
消去パワーＰe、及び、バイアスパワーＰbの少なくとも
３値の間で変調することで光学的に識別可能な非晶質マ
ークの形成又は消去を行って、データを記録・消去する
相変化型記録媒体であって、記録パワーＰwを印加する
期間をα_１Ｔ、α_２Ｔ、・・・、α_ｍＴとし且つバイア
スパワーＰbを印加する期間をβ_１Ｔ、β_２Ｔ、・・
・、β_ｍＴとして、レーザパワーのための印加期間を順
次にα_１Ｔ、β_１Ｔ、α_２Ｔ、β_２Ｔ、・・・・、α_ｍ
Ｔ、β_ｍＴと選定することで、ｎを２以上の整数として
長さｎＴの非晶質マークを記録するレーザパワーをｍ個
のパルスに分割し、ｋを０から２迄の整数から成るパラ
メータ、ｊを０から２迄の実数からなるパラメータと
し、且つ、前記ｎの最小値をｎ_ｍｉｎとして、ｎ_ｍｉｎ
−ｋ≧１、ｍ＝ｎ−ｋ、α_１＋β_１＋・・・・・＋α_ｍ
＋β_ｍ＝ｎ−ｊ＝ｎ_Ｌとした光記録方法に使用される相
変化型記録媒体であって、パルス分割情報のパラメータ
である、記録パワーＰw、消去パワーＰe、バイアスパワ
ーＰb_ｉとＰeとの比Ｐb_ｉ／Ｐe＝θ_ｉ及びα_iの全てが
記録されてなることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】マーク長記録では、記録マークの
始端位置と後端位置とが記録データに対応するため特に
重要である。ある最大線速度Ｖ_ｈのときに採用されるク
ロック周期をＴｈとすると、ｎを指定することにより、
つまり、ｎＴ_ｈによって記録されるマーク長さが決ま
る。低線速度Ｖで同じ長さのマークを記録するには、ク
ロック周期Ｔを計算上（Ｖ_ｈ／Ｖ）×Ｔ_ｈとし、ｎＴパ
ルスにより同じ長さのマークが得られる筈である。線速
に応じてこのようにクロック周期Ｔを調整することは既
に一般的に行われている。しかし、実際には熱拡散によ
るマーク長の拡大、あるいは再結晶化によるマーク長短
縮により、必ずしも所望のマーク長が得られない。この
ようなことは、最低線速度Ｖ_Ｌが４〜６ｍ／ｓ未満の低
線速度の場合に特に起こりやすい。そこで、記録パルス
を分割し、個々の分割パルス幅を短くすることで記録層
内の温度分布を調整する。このようなマーク長変調の記
録方法における記録パルスを図３に示す。

【００１３】図３では、長さｎＴのマークを記録するた
めのレーザパワーをｎ−ｋ個のパルスに分割した例を示
す。場合によっては、ｎＴマークを記録するのにパルス
長ｎＴ分のレーザパワー、つまり、（α_１＋β_１＋・・
・・・＋α_ｍ＋β_ｍ）＝ｎとなるパルス列を印加する
と、加熱時間が長くなりすぎて、必要な長さより長いマ
ークが書けてしまうことがある。その場合には、（α_１
＋β_１＋・・・・・＋α _ｍ＋β_ｍ）＝ｎ−ｊ（ｊは０＜
ｊ≦２の範囲の実数）とし、それに応じてパルス分割数
ｍ＝ｎ−ｋを変化させてもよい。図４には、例として、
β_ｉ（１≦ｉ≦ｍ−１）を一定とし、β_ｍのみ異なる値
とするパターンを例示した。この場合、β _ｍの調整によ
り、ｎ−ｊを変化させ、所望のマーク長ｎＴを得ること
ができる。

【００１４】記録媒体に対して、記録時の線速度が異な
る場合に、クロック周期を上記のように線速度に比例し
て変化させ、また、パルス分割方法もその媒体に適応さ
せて変化させることで、広い線速度で高品質の記録を行
うことは比較的容易である。一方、層構成や記録層の材
料及び組成が若干異なる相変化型記録媒体に対しては、
パルス分割方法、及び、その線速による変化のさせかた
を、各相変化型媒体の特性に応じて変化させなければな
らない。即ち、線速度が小さく冷却速度が遅くなった場
合に、或いは、記録しようとする相変化型媒体の非晶質
化のための臨界冷却速度が大きく、非晶質マークが形成
され難い場合には、記録パルス分割方法を変えて、溶融
領域の冷却速度を大きくする。

【００１５】各相変化媒体の特性に応じて変化させるべ
きパルス分割方法のパラメータには幾つかあるが、この
うちパルス分割数ｍ＝ｎ−ｋ、及び、パルス長ｎ_Ｌ＝ｎ
−ｊ、更にはα_ｉ＋β_ｉも線速及び媒体によらず一定と
したほうが、クロック周期に同期した回路構成を利用で
きるので、パルス制御回路を簡素化する上で好ましい。
本発明においては、記録パワーＰwがオンとなるパルス
幅α_ｉＴを短くし、オフとなる時間β_ｉＴを長くし、又
は、記録パワーＰwがオフとなる期間β_ｉＴに印加され
るレーザー光パワー（バイアスパワー）Ｐb_ｉの消去パ
ワーＰeに対する比Ｐb_ｉ／Ｐe＝θ_ｉを低線速ほど低く
することで、１マーク内に熱がたまることを抑制して冷
却速度を増大せしめ、再結晶化を防止する。但し、当然
のことながら、記録パワーＰw、消去パワーＰeは個々の
線速によって異なる値をとる。

【００１６】特に、Ｐeは、それのみを直流的に一回だ
け照射したときに、非晶質マークを消去できるパワーに
選ばれる。より具体的には、ｆ_ｍａｘ＝１／（２ｎ
_ｍａｘＴ）、又は、ｆ_ｍｉｎ＝１／（２ｎ_ｍｉｎＴ）な
る単一周波数（デューティ比５０％）で記録したマーク
上に直流的にＰeを照射したときに、消去された信号の
キャリアレベルの減衰が約２０ｄＢ以上となるＰeが選
ばれる。或いは、ｆ_ｍａｘ＝１／（２ｎ_ｍａｘＴ）なる
単一周波数（デューティ比５０％）で記録したマーク上
に、ｆ_ｍｉｎ＝１／（２ｎ_ｍｉｎＴ）なる単一周波数
（デューティ比５０％）の信号でオーバーライト（この
とき、記録パルスは分割してもしなくても良いが、Ｐw
とＰeの２値で変調を行う）したときに、ｆ_ｍｉｎのキ
ャリアレベルと消去されたｆ_ｍａｘのキャリアレベルの
差が約２０ｄＢ以上となるようにＰeを選ぶ。なお、Ｐw
はｆ_ｍａｘ及びｆ_ｍｉｎの記録信号のＣ／Ｎ比（Carrie
r to Noise 比）が約４５ｄＢ以上となるように選ばれ
る。

【００１７】記録パワーＰwは、個々の線速において
は、パルス長ｎＴに依存せず一定であり、且つ、一つの
マーク内の分割された個々のパルス相互で一定であるこ
とが、パルス制御回路を簡素化する上で望ましい。Ｐ
w、Ｐe、及び、クロック周期Ｔを記録時の線速に応じて
変更することは公知である。しかし、パルス分割方法を
線速及び媒体に応じて変化させることは、本発明者等が
最初に提案するものである。これらのパルス分割方法を
記述するパラメータは、線速に応じて連続的に変化させ
てもよいが、一定の線速の範囲ごとに段階的に変化させ
てもよい。ここで、Ｐb_ｉが０になるとサーボ信号がと
れなくなり、トラッキングサーボがかからなくなるので
好ましくない。また、Ｐb_ｉがＰeを超えると、記録層が
溶融するため、かえって消去不可能となるため好ましく
ない。結局、Ｐb_ｉは、０より大でＰe以下であることが
好ましい。

【００１８】異なる相変化媒体の互換性を確保するため
に、使用するディスクに予めそのディスクに適したパル
ス分割方法に関する情報を記録する。そのパルス分割情
報は、上記パラメータ（Ｐw、Ｐe、θ_ｉ、α_ｉ）のうち
可変とするものの組合せを、使用する線速度に合わせて
変更するように記載されている。この記載は、Ｖ_Ｌ≦Ｖ
≦Ｖ_ｈの範囲の線速度Ｖについて、Ｖ_Ｌ及びＶ_ｈにおけ
る線速度Ｖのみに関して分割方法を記載し、その間のＶ
については、Ｖ_Ｌ及びＶ_ｈに対するパラメータを補間し
て利用することが可能である。上記情報は、使用するデ
ィスクの記録領域の最内周又は最外周に近接した領域
の、光ビーム案内用の溝の断続、又は、溝内若しくは溝
間の凹凸によって記載することが出来る。或いは、ＣＤ
−Ｅでは、記録領域の最内周又は最外周に近接した領域
の、光ビーム案内用の溝の周期的蛇行となる周波数変調
によって記載できる。このような信号記録方法自体は、
ＣＤ−Ｒで実用化されており、ＡＴＩＰ信号（特開平２
−８７３４４号公報、特開平３−３１６８号公報等に記
載の技術）と呼ばれるが、本発明で開示する記載内容及
びその利用方法は、従来知られていなかった。

【００１９】非晶質マークの形を整えるために、β_ｉＴ
期間中のＰb_ｉを一定ではなくＰb_ｉとＰeの比θ_ｉで変
化させることは、回路が複雑になるが、ときには好まし
い。図５（ｂ）に例示した４Ｔマークのためのパターン
では、β_ｉＴの期間中にＰbが、まず、０＜Ｐb＜Ｐeを
とり、次いで、Ｐb＝Ｐeと変化させる場合を挙げた。ま
た、図５（ａ）に例示したパターンでは、先にＰb＝Ｐe
とし、その後にＰb＜Ｐeと変化させる例をあげた。この
ように、β_ｉＴにおいてＰb_ｉをＰbとＰeとの間で変化
させるタイミングは、β_ｉに関して一定であることが好
ましい。即ち、クロック周期Ｔの整数分の１のタイミン
グのサブクロックに同期させる。このようにすると、ク
ロック周期Ｔを変化させても自動的にタイミングが調整
される。

【００２０】これらの光記録方法において、マーク先端
部は、直前のレーザパワーが消去パワーであり、従って
温度が上がりにくいことから、先頭の分割パルスのパル
ス幅をこれに後続する分割パルスよりも長くすると良い
場合がある。これを図６（ｂ）に示した。また、個々の
分割された記録パルスの立上がりは、必ずしもクロック
周期と同期している必要はないが、パルス制御回路を簡
素化するためには、同期していることが好ましい。但
し、その場合にも、１つのマーク長に対する、先頭パル
ス又は最終パルスの立上がりだけをクロック周期から高
々Ｔだけずらすことは、異なるマーク間の熱干渉を補正
する上で効果がある。さらには、先行するマークとの熱
干渉を抑制するため、後続マークの先頭パルスの直前
（最大でも２Ｔ時間経過以前）にオフパルス区間を設け
ることも複雑にはなるが有効である。この例を図６
（ｂ）に示した。

【００２１】更に、上記光記録方法において、線速度Ｖ
_Ｌ≦Ｖ＜Ｖ_ｈにおいて、低線速になるほどパルス幅を短
くして最結晶化を防ぐことが出来る。しかし、あまり短
くすると記録感度が低下するので、０．０５＜α_ｉと下
限を設けることが好ましい。

【００２２】本発明では、マーク長変調記録方法を対象
とするが、マーク端検出方式には制限されない。即ち、
Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 31 (1992). pp584-589に記
載されているような、単純な直流レベルによるスライ
ス、２回微分によるピーク検出の何れも採用できる。ま
た、同文献に記載されているような、マーク端の検出を
マーク前端と後端とで別々に行う方法も適用できる。

【００２３】本発明を適用できる光記録媒体は、いわゆ
る相変化型記録媒体であって、結晶状態を未記録状態と
し、非晶質の記録マークを形成する形式のものである。
この形式の相変化媒体の構成の１例を図７に示す。もち
ろん、本発明はこの層構成に限定されるものではない。
同図において、基板１上に、下部保護層２、相変化型の
記録層３、上部保護層４、金属または半導体からなる反
射層５、及び、紫外線または熱硬化樹脂からなる保護層
６が順次に形成されている。符号２−５で示した各層
は、通常はスパッタ法で成膜される薄膜である。記録再
生用の集束光は、一般に、透明基板１を透過して記録層
３に照射される。記録層３は記録パワーＰwの照射によ
り局所的に加熱されて溶融し、集束照射光のオフによ
り、急激に冷却され、固化する際に非晶質マークとな
る。非晶質マークは、消去パワーＰeの照射により、融
点以下で結晶化温度以上の温度となるように加熱され、
再結晶化されて消去される。このような原理でオーバー
ライトできる記録層材料としては、すでに述べたような
ＧeＳbＴe合金（なかでも、ＧeＴeとＳb_２Ｔe_３の疑似
２元合金）、Ｓb_７０Ｔe_３０共晶組成の近傍でＡg、Ｃ
u、Ａu、Ｇe、Ｐd、Ｐt等を添加したものが挙げられ
る。これらの合金では、特にＳb量の制御により、結晶
化速度および非晶質形成能、あるいは結晶化温度を制御
し、使用する線速度にあわせて最適化を行っている。例
えば、ＧeＴe−Ｓb_２Ｔe_３疑似２元合金にＳbを添加し
ていくと、非晶質形成能が増し、結晶化速度が遅くなる
ので、低線速向きとなる。また、記録層３や保護層２、
４の厚み、保護層及び反射層５の熱伝導率を制御するこ
とで、記録時に形成された溶融領域の過冷却速度を制御
することでも、線速に適合させる制御が可能となる。例
えば、保護層の熱伝導率を高くする、或いは、記録層お
よび上部保護層の厚みを１５−３０ｎｍとして、記録層
から反射層への熱拡散を促進すると、非晶質化が促進さ
れるので、低線速向きとなる。なお、本発明では、前記
Ｐeを決定する際に、消去比が２０ｄＢに達しないよう
な記録層材料、組成、層構成の媒体は好ましくない。こ
のような媒体は、いかようにパルス分割方法を変更しよ
うとも、オーバーライトした際に、以前に記録したマー
クの消し残りが生じ、信号品質を大幅に低下させるから
である。

【００２４】本発明のより具体的な応用例としては、記
録可能なコンパクトディスク（ＣＤ−Ｅ）が挙げられ
る。ＣＤ−Ｅでは、最小線速度Ｖ_ＬはＶ_Ｌ＝１．２〜
１．４ｍ／ｓであり、通常は１倍速又は２倍速で記録／
再生するが、１、２、４、６倍速の全てで記録／再生で
きれば望ましい。このような、ＣＤ−Ｅの使用方法は、
公表されてはいないが、現在すでに市場に出回ってい
る、ライトワンス型の記録可能ＣＤ（ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−
Recrordable）では、１−６倍速の広い範囲の線速度で
記録可能であることが望ましい。この場合、好ましいパ
ルス分割方法としては、まず、マーク長変調方式として
ｍ＝ｎ、ｎ−１、又は、ｎ−２なるＥＦＭ変調を採用
し、ＶとしてＶ_Ｌ、２Ｖ_Ｌ、４Ｖ_Ｌ、又は、６Ｖ_Ｌの有
限個の値を取りうるものとする。線速２Ｖ_Ｌ以上におい
てα_１ｈ＝１．５又は１．０、β_１ｈ＝α _ｉｈ＝０．５
（２≦ｉ≦ｍ）とし、且つ、全ての線速度において、α
_ｉ＋β_ｉ− _１＝１．０（２≦ｉ≦ｍ）としている。更
に、線速度２Ｖ_ＬではＰ_bｉ＝Ｐr±０．５ｍＷ（１≦ｉ
≦ｍ、Ｐrは再生光パワー）、線速度Ｖ＝Ｖ_ｈ＝４Ｖ_Ｌ
又は６Ｖ_ＬにおいてはＰb_ｉ＝Ｐe±０．５ｍＷ（１≦ｉ
≦ｍ）、線速度Ｖ_Ｌにおいては０．０５＜α_ｉ＜０．５
（２≦ｉ≦ｍ）及びα_１Ｌ≦α_１ｈとなるように線速度
に応じて記録パルス分割方法を変更させる。但し、β_m
＝０．５又はβ_m≠０．５（０であり得る）とする。こ
の例を図８に示した。

【００２５】或いは、上記に代えて、マーク長変調変調
方式としてｍ＝ｎ、ｎ−１、又は、ｍ−２のＥＦＭ変調
を用い、線速度ＶとしてＶ_Ｌ＝１．２〜１．４ｍ／ｓの
１、２、４、又は、６倍速の有限個の範囲を取り得るも
のとし、α_ｉ＝０．０５〜１．５、且つ、全ての線速に
おいてα_ｉ＋β_ｉ−１＝１．０（２≦ｉ≦ｍ、β_mは０
を含み、他のβ_ｉとは異なる値を取り得る）とし、θ_ｉ
＝Ｐb_ｉ／Ｐe、又は、Ｐb_ｉは記録媒体及び線速に依存
せず一定であり、α_ｉは、同一記録媒体に対しては、記
録時の線速度が小さいほど単調に小さくなるように、線
速度Ｖに応じて記録パルス分割方法を変更させることも
出来る。この例を図９に示した。このようにすること
で、種々の線速度で記録を行う多種の記録装置に対し
て、１種類の媒体で対応できる。

【００２６】上記光記録方法に適したＣＤ−Ｅ記録媒体
として、より具体的には、基板上に少なくとも下部誘電
体保護層、｛（ＧeＴe）_ｙ（Ｓb_２Ｔe_３）_１−ｙ｝
_１−ｘＳbｘ（０≦ｘ＜０．１、０．２＜_ｙ＜０．９）
記録層、上部誘電体保護層、金属反射層を順に設けてな
り、記録層膜厚が１５−３０ｎｍ、上部誘電体保護層膜
厚が１０−３０ｎｍとした相変化型媒体が挙げられる。
或いは、この記録層を、Ｍｙ（Ｔe_１−ｘＳbｘ）_１−ｙ
（０≦_ｙ＜０．３、０．５＜ｘ＜０．９、Ｍ＝Ｉn、Ｇ
a、Ｚn、Ｇe、Ｓn、Ｓi、Ｃo、Ｃr、Ｃu、Ａg、Ａu、Ｐ
d、Ｐt、Ｓ、Ｓe、Ｏのうちの少なくとも１種）に代え
てもよい。特開平４−２１２７３５号公報及び特開平５
−６２１９３号公報は、特にＣＤ線速において書き換え
可能なＧeＳbＴe記録層を用いた相変化型記録媒体に関
する先行技術であり、長マークで記録パルスを分割する
記録方法が示されている。しかし、上記２倍速（２
Ｖ_Ｌ）におけるパルス分割方法は示唆すらされておら
ず、また、２、４、６倍速で記録するときに生じる線速
度依存性の問題についてはなんら記載されていない。更
に、特定の組成範囲のＧeＳbＴe記録層及び特定の層構
成に限定されており、他の相変化記録媒体との互換性を
確保する方法については全く開示されていない。特開平
７−３７２５１号公報、及びその発明者等による学会発
表（International symposium on Optical Memory、 19
95、 Knanazawa、 Japan、 No.P-33）においては、Ａg
ＩnＳbＴe記録層を用いたＣＤ−Ｅ媒体の例及びその記
録方法が例示されている。しかしながら、やはり、線速
度依存性の問題及びその解決方法についてはなんら開示
されていない。

【００２７】予めディスクに記載された上記パルス分割
方法を読み取り、指定されたパルス分割方法及び線速度
で記録を行なうスキームを自動的に実施する装置を使用
すれば、線速依存性は異なるが記録される情報のフォー
マットが同じ複数の相変化媒体が市場に共存しても、そ
の互換性をとることが出来る。即ち、ある特定の相変化
媒体を、ある特定の固定されたパルス分割方法のみを採
用した記録装置で記録した場合に、再結晶化により正常
な信号が記録されないという問題を解消し得る。より具
体例として、上記ＣＤ−Ｅを挙げると、図８及び図９に
示したような記録パルス分割方法を用い、そのディスク
を使用できる線速がＣＤ線速１．２〜１．４ｍ／ｓの何
倍速（Ｎ倍速）であるかを明記し、（Ｎ、Ｐw、Ｐe、
θ、α_１、α、β_m）なるパラメータの組を記載すれば
よい。このとき、場合によっては、ｍ及びｎ_Ｌも可変と
する。ここで、図８及び図９の記録方法では、α_ｉ（２
≦ｉ≦ｍ）の値は同一のＮに対しては一定であるので、
１つの値αで代表している。また、α_ｉ＋β_ｉ−１＝
１．０（２≦ｉ≦ｍ）としている。なお、Ｐw、Ｐeはパ
ワーの絶対値で与えてもよく、一方を他方の比で与えて
もよい。また、双方を別途定められた基準となるパワー
との比で与えてもよい。なお、参照すべき線速に対して
記録パワー等を記載することは既にＣＤ−Ｒ規格（オレ
ンジブック、パート２）において利用されている。但
し、パルス分割方法を線速に応じて変更するとの記載は
ない。

【００２８】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明は以
下の実施例に限定されるものではない。以下の実施例で
は、７８０ｎｍのレーザーダイオード、ＮＡ＝０．６０
の光学レンズを搭載したパルステック社製光ディスクド
ライブテスタ（ＤＤＵ１０００）を用いて記録（１ビー
ム・オーバーライト）を行った。再生光パワーＰrは
０．８ｍＷで線速によらず一定とした。媒体ＣＤ線速
（１．２〜１．４ｍ／ｓ）の１．２倍又は１．４倍でＦ
ＥＭランダムパターンによる評価を行なった。また、ク
ロック周期Ｔは２倍速で１１５ナノ秒（ｎｓ）である。
適当な条件で数回オーバーライトした後に、１１Ｔマー
クの再生信号の振幅（peak-to-peak）の中心でスライス
し、マーク長を検出した。検出にはタイムインターバル
アナライザー（ＴＩＡ、ヒューレットパッカード製、Ｅ
１７２５Ａ）を用いた（Jpn. J. Appl.Phys. , vol. 31
(1992)、pp584-589等に開示された簡易法）。また、媒
体は、直径１２０mm（ＣＤサイズ）で、ピッチ１．６μ
mのスパイラル状グルーブを有するポリカーボネート樹
脂基板上に形成した。更に、消去パワーＰeは、２２Ｔ
単一周期（デューティ比５０％）で記録したマーク上に
６Ｔ単一周期（デューティ比５０％）でオーバーライト
した場合に、１１Ｔ信号の残留信号のキャリアレベル
と、３Ｔ信号のキャリアレベルとの差が２０ｄＢ以上と
なるように選んだ。

【００２９】媒体Ａとして、ポリカーボネート基板上
に、（ＺnＳ）_８０（ＳiＯ_２）_２０［mol％］層を１０
０ｎｍ、Ｇe_２２．０Ｓb_２５．０Ｔe_５３.０［at％］層
を２５ｎｍ、（ＺnＳ）_８０（ＳiＯ_２）_２０［mol％］
層を２０ｎｍ、Ａl合金層を１００ｎｍ順次にマグネト
ロンスパッタリング法にて積層し、更にその上に紫外線
硬化樹脂を４μｍ設けることにより作成したディスクを
用意した。一方、媒体Ｂとして同様な層構成で記録層の
みをＡg_７．０Ｉn_１２．０Ｓb_５８．０Ｔe_２３．０とし
たものを用意した。記録層に使用した上記２種類の合金
材料は、書換え可能な相変化媒体の記録層材料として何
れも従来から用いられており、共に市場に普及しつつあ
る。これら２種類の記録層材料には、何れも特性に一長
一短があり、どちらが優れていると簡単には決め難い。
また、相互に大きく異なる結晶化・非結晶化プロセスを
有し、相互に異なる線速依存性を示す。ＣＤ−Ｅへの適
用を考えた場合に、特定の線速に限れば互換性を確保で
きるものの、従来、１−４倍速の広範囲においては互換
性を確保するのが困難であった。

【００３０】媒体Ａ及びＢに対して１、２、４倍速によ
る記録を試み、良好な結果が得られたＰw、Ｐe、Ｐb及
びパルス分割方法の組合せについて表１にまとめた。こ
こで、良好な結果とは、ＥＦＭランダムパターンにおい
て明瞭なアイパターンが得られ、最短マークである３Ｔ
マークのジッターがＴの１０％未満となったことをい
う。記録時のパルス分割パターンは図１０に示した通り
である。

【００３１】

【表１】

【００３２】上記実施例は、記録時の線速度が最大で４
倍速、ｍ＝ｎ−１、Ｐb＝Ｐr（一定）としたＥＦＭ変調
記録である。媒体Ａに対しては表１の媒体Ａとした欄で
示したように、最大線速度が４倍速の場合に相当する記
録方法において、１−４倍速の範囲で良好に記録可能で
ある。上記表１より、媒体Ａ及び媒体Ｂは、α_１、α
（２≦ｉ≦ｍに対するα_ｉの値）、β（１≦ｉ≦ｍ−１
に対するβ_ｉの値）、β _m、θ、Ｐw、及び、Ｐeを各線
速において指定した値とすれば、良好なＥＦＭ信号の記
録が可能であることが判明した。また、何れの場合も、
低線速ほどα及びθの少なくとも一方を減少させるよう
なパルス分割方法が好ましいことが判明した。上記情報
をＡＴＩＰ信号の「特別情報」として記載し、記録装置
側でこの特殊情報を読み取ることは、特開昭６３−１０
３４５４号、特開平２−８７３４４号、特開平２−１９
８０４０号、特開平３−８８１２４号、特開平３−２３
７６５７号、特公平１−２３８５９号、特開平３−３１
６８号等の各公報に記載された既存の技術で実現でき
る。また、パルス分割方法を表１の如く可変とする回路
技術自体は既存の技術の組合せで達成される。

【００３３】以上、説明したように、本発明の特徴は、
パルス分割方法のうち、特に、α_ｉ、β_ｉ及びθを可変
とすること、及び、これを予めディスクに記載すること
の組合せによって、相変化媒体の互換性を確保すること
にある。

【００３４】

【発明の効果】本発明の光記録方式及び相変換型記録媒
体を用いることにより、記録データのフォーマットに互
換性を持たせながら、記録時の線速度が異なる種々の媒
体に対して同一の記録装置で対応でき、特定の記録装置
に特化したディスクが出回ることによる互換性欠除の問
題が解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の非晶質マークの反射特性を示すグラフ。

【図２】図１の非晶質マークの構造を示す模式的平面
図。

【図３】ｎＴマークを記録するマーク長変調方式におけ
るパルスパターンを例示する波形図。

【図４】本発明で採用されるマーク長変調におけるパル
スパターンを７Ｔマークの形成を例として示す波形図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は夫々、４Ｔマークを記録す
るパルスパターンを例示する波形図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は夫々、パルス印加期間を変
えたときのパルスパターンを例示する波形図。

【図７】本発明で採用される記録媒体の層構成を示す断
面図。

【図８】本発明の実施例で採用されるパルスパターンを
例示する波形図。

【図９】本発明の実施例で採用される別のパルスパター
ンを例示する波形図。

【図１０】本発明の実施例で採用される別のパルスパタ
ーンを例示する波形図。

【符号の説明】

１基板２下部保護層３記録層４上部保護層５反射層６保護層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザーパワーをクロック周期Ｔに従っ
て記録パワーＰw、消去パワーＰe、及び、バイアスパワ
ーＰbの少なくとも３値の間で変調することで光学的に
識別可能な非晶質マークの形成又は消去を行って、相変
化型記録媒体にデータを記録・消去する光記録方法にお
いて、記録パワーＰwを印加する期間をα_１Ｔ、α_２Ｔ、・・
・、α_ｍＴとし且つバイアスパワーＰbを印加する期間
をβ_１Ｔ、β_２Ｔ、・・・、β_ｍＴとして、レーザパワ
ーのための印加期間を順次にα_１Ｔ、β_１Ｔ、α_２Ｔ、
β_２Ｔ、・・・・、α_ｍＴ、β_ｍＴと選定することで、
ｎを２以上の整数として長さｎＴの非晶質マークを記録
するレーザパワーをｍ個のパルスに分割し、ｋを０から２迄の整数から成るパラメータ、ｊを０から
２迄の実数からなるパラメータとし、且つ、前記ｎの最
小値をｎ_ｍｉｎとして、ｎ_ｍｉｎ−ｋ≧１、ｍ＝ｎ−
ｋ、α_１＋β_１＋・・・・・＋α_ｍ＋β_ｍ＝ｎ−ｊ＝ｎ
_Ｌを条件として、パルス分割情報のパラメータである、
記録パワーＰw、消去パワーＰe、バイアスパワーＰb_ｉ
とＰeとの比Ｐb_ｉ／Ｐe＝θ_ｉ及びα_iの全てを、使用す
る線速度及び記録媒体に合わせて変更するように予め記
録媒体上に記載し、該パルス分割情報を選択して記録を
行なうことを特徴とする光記録方法。
【請求項２】レーザーパワーをクロック周期Ｔに従っ
て記録パワーＰw、消去パワーＰe、及び、バイアスパワ
ーＰbの少なくとも３値の間で変調することで光学的に
識別可能な非晶質マークの形成又は消去を行って、デー
タを記録・消去する相変化型記録媒体において、記録パワーＰwを印加する期間をα_１Ｔ、α_２Ｔ、・・
・、α_ｍＴとし且つバイアスパワーＰbを印加する期間
をβ_１Ｔ、β_２Ｔ、・・・、β_ｍＴとして、レーザパワ
ーのための印加期間を順次にα_１Ｔ、β_１Ｔ、α_２Ｔ、
β_２Ｔ、・・・・、α_ｍＴ、β_ｍＴと選定することで、
ｎを２以上の整数として長さｎＴの非晶質マークを記録
するレーザパワーをｍ個のパルスに分割し、ｋを０から２迄の整数から成るパラメータ、ｊを０から
２迄の実数からなるパラメータとし、且つ、前記ｎの最
小値をｎ_ｍｉｎとして、ｎ_ｍｉｎ−ｋ≧１、ｍ＝ｎ−
ｋ、α_１＋β_１＋・・・・・＋α_ｍ＋β_ｍ＝ｎ−ｊ＝ｎ
_Ｌとした光記録方法に使用される相変化型記録媒体であ
って、パルス分割情報のパラメータである、記録パワー
Ｐw、消去パワーＰe、バイアスパワーＰb_ｉとＰeとの比
Ｐb_ｉ／Ｐe＝θ_ｉ及びα_iの全てが記録されてなる相変
化型記録媒体。