JP2002092889A

JP2002092889A - 相変化記録光ディスクのダイレクトオーバーライト方法及び情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2002092889A
Application number: JP2000285259A
Authority: JP
Inventors: Eiji Noda; 英治野田; Katsuyuki Yamada; 勝幸山田; Tatsuo Kenjo; 竜雄見上; Ippei Ogawa; 一平小川; Masanori Kato; 将紀加藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-09-20
Filing date: 2000-09-20
Publication date: 2002-03-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ＤＯＷ特性のパワーマージンを向上させると
共に、マルチスピードおよびＣＡＶ記録でも良好な信号
品質が得られる相変化記録光ディスクのダイレクトオー
バーライト方法を提供する。【解決手段】相変化型情報記録媒体１にレーザーの記
録パワーにより情報の記録を行い、かつレーザーの消去
パワーにより記録された情報の消去を行うに際し、記録
パワーのレベルに無関係に消去パワーが固定であるよう
にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相変化記録光ディ
スクのダイレクトオーバーライト方法及び情報記録再生
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】相変化記録光ディスクのダイレクトオー
バーライト（ＤＯＷ）において、記録とは記録層のアモ
ルファス化・消去とは記録層の結晶化であり、アモルフ
ァス化した記録層の反射信号強度をピットレベルとい
い、結晶化した記録層の反射信号強度をランドレベルと
いう。

【０００３】相変化記録における記録信号の品質を向上
させる方式としては、様々な記録補償方式が開示されて
いる。例えば、特開昭６３−２６６６３２号公報記載の
ものでは、結晶化速度の大きい記録膜を用いた場合のＰ
_WＭ記録において、パルス列を用いて長いアモルファス
マークを記録する方式が有効であるとしている。

【０００４】また、特開昭６３−２６６６３３号公報及
び米国特許第５１５０３５１号公報に記載のものでは、
パルス列の先頭及び後尾のレーザーエネルギーを高めた
り、照射時間を長くすることにより、マークエッジの位
置揺らぎを抑えることでジッターの改良を行っている。

【０００５】また、従来、特公昭６３−２９３３６号公
報に記載されているように、光ディスク記録装置におい
てレーザー光などの光スポットを光ディスク上に照射し
ながら走査し、レーザー光などの光スポットを情報信号
で強弱変調して光ディスクに情報信号を記録する方法は
知られており、また、光ディスクに記録された情報信号
を再生してその再生信号の振幅や記録マークの長さをモ
ニターすることにより記録光パワーや記録光パルスの幅
などの記録条件を最適に調整し、設定する方法も知られ
ている。

【０００６】また、特開平９−１３８９４６号、特開平
９−１３８９４７号、特開平９−２１９０２１号公報に
は、図１に示すように、情報記録媒体にＰ_WＭ記録する
ことにより情報の記録を行う際に、変調後の信号幅がｎ
Ｔ（Ｔはクロック時間）である０信号の記録あるいは書
き換えを行う時の記録波をパワーレベルｅの連続電磁波
とし、変調後信号幅がｎＴである１信号の記録あるいは
書き換えを行う時の記録波パルス列を、時間幅ｘとパワ
ーレベルａを持つパルス部ｆｐと、合計でＴの時間幅を
持つパワーレベルｂの低レベルパルスとパワーレベルｃ
の高レベルパルスとが交互にデューティ比ｙで計（ｎ−
ｎ’）回連続するマルチパルス部ｍｐと、時間幅ｚとパ
ワーレベルｄを持つパルス部ｏｐを有する電磁波パルス
列とし、ｘ，ｙ，ｚを０．５Ｔ≦ｘ≦２．０Ｔ、０．４
Ｔ≦ｙ≦０．６Ｔ、０．５Ｔ≦ｚ≦１．０Ｔとし、ｎ’
をｎ’≦ｎの正の整数とし（ａ及びｃ）≧ｅ≧（ｂ及び
ｄ）とすることが開示されている。またその記録方法を
用いた情報記録媒体の記録再生装置が開示されている。

【０００７】従来の技術により、大幅に、記録信号品質
とＤＯＷ繰り返し時の安定性の向上、信頼性、汎用性の
向上は図られた。近年では、書き換え型情報記録媒体、
特に相変化型光記録媒体においては、ひとつの情報記録
媒体で、複数の線速度で記録できる技術が求められてい
る。また、記録速度の高速化が求められており、高速記
録に有利なＣＡＶ記録も要求されるようになってきた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これらの技術的な要求
に対して、上記の特開平９−１３８９４６号、特開平９
−１３８９４７号、特開平９−２１９０２１号公報に記
載の技術では対応できなかった。例えば、ＣＤ線速度４
Ｘで記録できるｆｐ、ｍｐ、ｏｐをもつ記録ストラテジ
で、８Ｘ速度記録、および１６Ｘ速度記録した場合に、
１Ｘ速度記録、および４Ｘ速度記録では十分な信号品質
が得られなかった。

【０００９】従来の相変化記録光ディスクのＤＯＷは、
記録パワー（Ｐ_W）と消去パワー（Ｐ_E）の比（ε）が
固定になるように消去パワー（Ｐ_E）が設定されてい
た。Ｐ_Wは、オレンジブックに記載のγ法に基きドライ
ブにより決定される。

【００１０】この方法によると、決定されたＰ_Wが最適
値より高めの値であれば、Ｐ_Eも高くなってしまう。そ
の為、過剰なＰ_EでＤＯＷした場合、アモルファス化が
起きてランドレベルが低下し、ジッターが悪化してい
た。決定されたＰ_Wが最適値より低目の値であれば、Ｐ
_Eも低くなってしまう。その為、ＤＯＷ前に記録されて
いる信号が充分に消去できずに、ジッターが悪化してい
た。

【００１１】本発明は、ＤＯＷ特性のパワーマージンを
向上させると共に、マルチスピードおよびＣＡＶ記録で
も良好な信号品質が得られる相変化記録光ディスクのダ
イレクトオーバーライト方法及び情報記録再生装置を提
供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、相変化記録光ディスクにレ
ーザーの記録パワーにより情報の記録を行い、かつレー
ザーの消去パワーにより記録された情報の消去を行うに
際し、記録パワーのレベルに無関係に消去パワーが固定
であることを特徴とする相変化記録光ディスクのダイレ
クトオーバーライト方法である。

【００１３】また請求項２記載の発明は、相変化記録光
ディスクにレーザーの記録パワーにより情報の記録を行
い、かつレーザーの消去パワーにより記録された情報の
消去を行うに際し、記録線速によらず消去パワーのレベ
ルが固定であることを特徴とする相変化記録光ディスク
のダイレクトオーバーライト方法である。

【００１４】また請求項３記載の発明は、相変化記録光
ディスクの記録層がＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分と
していることを特徴とする請求項１および２に記載の相
変化記録光ディスクのダイレクトオーバーライト方法で
ある。

【００１５】また請求項４記載の発明は、請求項１、２
および３記載のダイレクトオーバーライト方法が実行さ
れる情報記録再生装置である。

【００１６】請求項１に係る発明は、記録パワー
（Ｐ_W）によらず消去パワー( Ｐ_E）が固定である為、
低消去パワーによる消し残りや高消去パワーによる記録
膜のアモルファス化が起きないので記録パワーマージン
の広い記録が行える。

【００１７】請求項２に係る発明は、記録線速によらず
消去パワー（Ｐ_E）が固定である為、マルチスピード記
録およびＣＡＶ記録を容易にする。

【００１８】請求項３に係る発明は、情報記録媒体にＡ
ｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分とする記録層を用いる事
で、請求項１、２および３の情報記録方法がより効果的
になる。

【００１９】請求項４に係る発明は、請求項１、２およ
び３の情報記録方法を持つことから、マルチスピード記
録およびＣＡＶ記録を可能とする情報記録再生装置が得
られる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に従って説明する。図２、図３に、ある相変化記録光デ
ィスク（ディスク１）に信号を記録し、ＤＣ光で消去し
た場合の残存信号振幅（ランドレベル−ピットレベル）
と反射率（ランドレベル）とＰ_Eの各線速における関係
を示した。最適なＰ_E（Ｐ_E０）とは、残存信号振幅が
小さく、反射率の低下が少ないパワーである。この相変
化記録光ディスクの場合、Ｐ_E０は線速に関わらず５．
０〜５．５ｍＷである。

【００２１】図４、図５は、別の相変化記録光ディスク
（ディスク２）で同様の関係を調べた結果である。この
相変化記録光ディスクの場合、Ｐ_E０は線速に関わらず
６．０〜９．０ｍＷである。

【００２２】図６、図７、図８に、相変化記録光ディス
ク（ディスク１）に異なる線速でＤＯＷを繰り返した場
合のランドジッターのパワーマージンを示した。従来の
Ｐ_E＝ε＊Ｐ_W（ε＝０．５）の場合に比べ、Ｐ_E＝
５．２（ｃｏｎｓｔａｎｔ）の場合はＤＯＷ特性が著し
く向上している。このようなことから、実用上、より信
頼性の高い記録を行うためには、消去パワー（Ｐ_E）を
固定に設定する事が有利である事を見出し、本発明に至
った。

【００２３】また、上記情報記録方法の一例を適用した
相変化型情報記録再生装置の実施の形態を図９に示す。
相変化型光ディスクからなる相変化型情報記録媒体１を
スピンドルモータ２からなる駆動手段により回転駆動
し、光源駆動手段としてのレーザー駆動回路４により半
導体レーザーからなる光源を駆動し、記録再生用ピック
アップ３にて該半導体レーザーから図示しない光学系を
介して情報記録媒体１に電磁波としてレーザー光を照射
することにより該情報記録媒体１の記録層に相変化を生
じさせ、情報記録媒体１からの反射光を記録再生用ピッ
クアップ３で受光して情報記録媒体１に対する情報の記
録や再生を行う。記録再生用ピックアップ３の最適記録
パワーは記録パワー設定手段としての記録パワー・消去
パワー設定回路５により設定される。

【００２４】相変化型情報記録媒体１の記録再生装置
は、記録再生用ピックアップ３にて電磁波としてレーザ
ー光を相変化型情報記録媒体１に照射することにより該
情報記録媒体１の記録層に相変化を生じさせ、情報記録
媒体１に対する情報の記録、再生を行い、かつ、書き換
えが可能である相変化型情報記録再生装置であり、記録
すべき信号を変調部で変調して記録再生用ピックアップ
３にて情報記録媒体１に記録することにより情報の記録
を行う記録手段を備えている。

【００２５】このピックアップを含む記録手段は、情報
記録媒体１の記録層に対してマークの幅として信号を記
録するようマークを記録する、いわゆるＰ_WＭ記録方式
で情報の記録を行う。記録手段は記録すべき信号を変調
部にてクロックを用いて例えば書き換え型コンパクトデ
ィスクの情報記録に適したＥＦＭ（Ｆｉｇｈｔ−ｔｏ−
ＦｏｕｒｔｅｅｎＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）変調方式、
あるいはその改良変調方式で変調する。

【００２６】情報記録媒体、特に相変化型情報記録媒体
の基本的な構成は、案内溝を有する基板上に第１誘電体
層、記録層、第２誘電体層、金属または合金層、オーバ
ーコート層を有する。さらに、好ましくは、オーバーコ
ート層上に印刷層、基板鏡面に、ハードコート層を有す
る。基板の材料は通常ガラス、セラミクス、あるいは樹
脂であり、樹脂基板が成型性、コストの点で好適であ
る。樹脂の例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、シリコン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢ
Ｓ樹脂、ウレタン樹脂などがあげられるが、成型性、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。

【００２７】また、基板の形状としてはディスク状、カ
ード状あるいは、シート状であってもよい。ただし、本
発明の相変化形光記録媒体を書き換え可能なコンパクト
ディスク（ＣＤ−ＲＷ）に応用する場合には、以下のよ
うな特定の条件が付与されることが望ましい。その条件
は、使用する基板に形成される案内溝（グルーブ）の幅
が０．２５〜０．６５μｍ好適には０．３０〜０．６０
μｍ、その案内溝の深さが１５０〜５５０Å、好適には
２００〜４５０Åとなっていることである。

【００２８】本発明で用いられる情報記録媒体、特に相
変化型情報記録媒体に要求される品質は、単に、記録消
去できるだけでなく、信号の再生安定性や信号の寿命も
同時に要求される。これらを総合的に満足し、かつ再結
晶化線速度を５．０〜１０．０ｍ／ｓとするためには、
少なくとも記録層の構成元素が主にＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、
Ｔｅであり、そろぞれの組成比α、β、γ、δ、ε、
（原子％）が０＜α≦１０２≦β≦１２５５≦γ≦７０２２≦δ≦３２ α＋β＋γ＋δ＋ε＝１００である必要があった。

【００２９】Ａｇが１０ａｔ％以上、Ｉｎが１２ａｔ％
以上、Ｓｂが７０ａｔ％以上では、信号の再生安定性や
信号の寿命が不充分であった。Ｔｅの含有量は再結晶化
線速度に大きく影響するため、記録層厚や他の層の熱伝
導率によって制御したとしても少なくとも、２２ａｔ％
以上３２ａｔ％以下である必要があった。信号の再生安
定性や信号の寿命を向上させる方法として、記録層に周
期表の３Ｂ族およびまたは４Ｂ族およびまたは５Ｂ族か
ら選ばれた元素を添加することが効果的であった。

【００３０】信号の再生劣化や信号の寿命低下は、非晶
質マークが結晶化すること原因であった。非晶質マーク
の結晶化を抑制するためには、周期表の３Ｂ族およびま
たは４Ｂ族およびまたは５Ｂ族から選ばれた元素を記録
層に添加することが効果的であった。このメカニズム
は、明確ではないが、これら添加元素は、ＡｇＩｎＳｂ
Ｔｅの空間的隙間に入ったり、化学結合を形成すること
で、非晶質マークの結晶化を抑制すると考えられてい
る。

【００３１】よって、原子半径が小さかったり、ＡｇＩ
ｎＳｂＴｅとの化学結合力が大きかったり、化学結合手
が多い元素が効果的である。特に、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｓｎが効果的である。これら添加元素の量は、記
録層の５ａｔ％以下が効果的である。５ａｔ％以上で
は、ＡｇＩｎＳｂＴｅ記録層の本来有する記録消去特性
に影響を与えてしまい、消し残りの原因となってしま
う。

【００３２】記録層の膜厚としては１０〜５０ｎｍ、好
適には１２〜３０ｎｍとするのがよい。さらに、ジッタ
ー等の初期特性、オーバーライト特性、量産効率を考慮
すると、好適には、１４〜２５ｎｍとするのがよい。１
０ｎｍより薄いと光吸収能が著しく低下し、記録層とし
ての役割を果たさなくなる。また、５０ｎｍより厚いと
高速で均一な相変化がおこりにくくなる。このような記
録層は、各種気相成長法、たとえば真空蒸着法、スパッ
タリング法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプ
レーティング法、電子ビーム蒸着法などによって形成で
きる。なかでも、スパッタリング法が、量産性、膜質等
に優れている。

【００３３】第１誘電体層および第２誘電体層の材料と
しては、ＳｉＯ、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ、ＺｎＯ₂、Ａｌ₂
Ｏ₃、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＺｒＯ₂などの金属酸化
物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの
窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ₂Ｓ₃、ＴａＳ₄などの硫化物、
ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ₄Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの
炭化物やダイアモンド状カーボンあるいは、それらの混
合物があげられる。これらの材料は、単体で保護層とす
ることもできるが、互いの混合物としてもよい。

【００３４】また、必要に応じて不純物を含んでもよ
い。必要に応じて、誘電体層を多層化することもでき
る。ただし、第１誘電体層および第２誘電体層の融点は
記録層よりも高いことが必要である。このような第１誘
電体層および第２誘電体層の材料としては、各種気相成
長法、たとえば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズ
マＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電
子ビーム蒸着法などによって形成できる。なかでも、ス
パッタリング法が、量産性、膜質等に優れている。

【００３５】第１誘電体層の膜厚は、ＤＶＤの再生波長
である６５０ｎｍの反射率に大きく影響する。７８０ｎ
ｍと６５０ｎｍの再生波長でＣＤ−ＲＷの規格である反
射率０．１５〜０．２５を満足するためには、第１誘電
体層を６５〜１３０ｎｍとすることが要求される。

【００３６】第２誘電体層の膜厚としては、１５〜４５
ｎｍ、好適には２０〜４０ｎｍとするのがよい。１５ｎ
ｍより薄くなると耐熱性保護層としての機能を果たさな
くなる。また、感度の低下を生じる。一方、４５ｎｍよ
り厚くなると、界面剥離を生じやすくなり、繰り返し記
録性能も低下する。

【００３７】合金または金属層としては、Ａｌ、Ａｕ、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｔａなどの金属材料、またはそれらの合金
などを用いることができる。また添加元素としては、Ｃ
ｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｔａなどが使用さ
れる。このような反射放熱層は、各種気相成長法、たと
えば真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ
法、光ＣＶＤ法、イオンプレーティング法、電子ビーム
蒸着法などによって形成できる。合金または金属層の膜
厚としては、７０〜２００ｎｍ、好適には１００〜１６
０ｎｍとするのがよい。

【００３８】合金または金属層の上には、その酸化防止
としてオーバーコート層を有することが望ましい。オー
バーコート層としては、スピンコートで作製した紫外線
硬化樹脂が一般的である。その厚さは、５〜１５μｍが
適当である。５μｍ以下では、オーバーコート層上に印
刷層を設ける場合、エラーの増大が認められることがあ
る。一方、１５μｍ以上の厚さでは、内部応力が大きく
なってしまい、ディスクの機械特性に大きく影響してし
まう。

【００３９】ハードコート層としては、スピンコートで
作製した紫外線硬化樹脂が一般的である。その厚さは、
２〜６μｍが適当である。２μｍ以下では、十分な耐擦
傷性が得られない。６μｍ以上の厚さでは、内部応力が
大きくなってしまい、ディスクの機械特性に大きく影響
してしまう。その硬度は、布でこすっても大きな傷がつ
かない鉛筆硬度であるＨ以上とする必要がある。必要に
応じて、導電性の材料を混入させ、帯電防止を図り、埃
等の付着を防止することも効果的である。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、相変化記録光ディスクにレー
ザーの記録パワーにより情報の記録を行い、かつレーザ
ーの消去パワーにより記録された情報の消去を行うに際
し、記録パワーのレベルに無関係に消去パワーが固定で
あり、また、相変化記録光ディスクにレーザーの記録パ
ワーにより情報の記録を行い、かつレーザーの消去パワ
ーにより記録された情報の消去を行うに際し、記録線速
によらず消去パワーのレベルが固定であるため、ランド
レベルが安定して良好なジッターが得られるので、ＤＯ
Ｗ特性が向上し高信頼性のＣＤ−ＲＷが提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の記録パルス波形を示す図である。

【図２】残存信号振幅と消去パワーとの関係を示す図で
ある。

【図３】反射率と消去パワーの関係を示す図である。

【図４】残存信号振幅と消去パワーとの関係を示す図で
ある。

【図５】反射率と消去パワーの関係を示す図である。

【図６】ランドジッターと記録パワーの関係を示す図で
ある。

【図７】ランドジッターと記録パワーの関係を示す図で
ある。

【図８】ランドジッターと記録パワーの関係を示す図で
ある。

【図９】本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の
構成図である。

【符号の説明】

１相変化型情報記録媒体２スピンドルモータ３記録再生用ピックアップ４レーザー駆動回路５記録パワー・消去パワー設定回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川一平東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者加藤将紀東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H111 EA04 EA23 EA37 FB09 FB12 FB17 FB21 5D029 JA01 5D090 AA01 BB05 CC06 DD01 EE06 KK03 5D119 AA26 BA01 BB04 DA02 HA45

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相変化記録光ディスクにレーザーの記録
パワーにより情報の記録を行い、かつレーザーの消去パ
ワーにより記録された情報の消去を行うに際し、記録パ
ワーのレベルに無関係に消去パワーが固定であることを
特徴とする相変化記録光ディスクのダイレクトオーバー
ライト方法。
【請求項２】相変化記録光ディスクにレーザーの記録
パワーにより情報の記録を行い、かつレーザーの消去パ
ワーにより記録された情報の消去を行うに際し、記録線
速によらず消去パワーのレベルが固定であることを特徴
とする相変化記録光ディスクのダイレクトオーバーライ
ト方法。
【請求項３】相変化記録光ディスクの記録層がＡｇ、
Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを主成分としていることを特徴とする
請求項１および２に記載の相変化記録光ディスクのダイ
レクトオーバーライト方法。
【請求項４】請求項１、２および３記載のダイレクト
オーバーライト方法が実行される情報記録再生装置。