JP2003242687A - 多層相変化型情報記録媒体 - Google Patents

多層相変化型情報記録媒体

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JP2003242687A
JP2003242687A JP2002035377A JP2002035377A JP2003242687A JP 2003242687 A JP2003242687 A JP 2003242687A JP 2002035377 A JP2002035377 A JP 2002035377A JP 2002035377 A JP2002035377 A JP 2002035377A JP 2003242687 A JP2003242687 A JP 2003242687A
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Hiroyuki Iwasa
博之 岩佐
Michiaki Shinozuka
道明 篠塚
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Ricoh Co Ltd
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Ricoh Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/24Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24035Recording layers
    • G11B7/24038Multiple laminated recording layers

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 多層構造の相変化型光記録媒体において反射
層が薄い場合でも冷却効果が得られ、オーバーライト特
性の優れた大容量の多層相変化型情報記録媒体を提供す
る。 【解決手段】 光の入射により結晶状態と非晶質状態と
の相変化を生じて情報を記録し得る記録層12、22を
情報層1、2に備え、且つ情報層1、2を2層以上有す
る多層相変化型情報記録媒体において、光が入射される
側からみて、最も奥側に形成された情報層2以外の、少
なくとも1層の情報層1が、第1保護層11、記録層1
2、第2保護層13、反射層14、放熱層15の順から
なり、放熱層15が立方晶窒化ホウ素からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザーなどの光
により情報の記録あるいは再生などを行なう情報記録媒
体に関し、特に多層相変化型情報記録媒体に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】CD−RやCD−RWなどの光ディスク
は、ポリカーボネートなどプラスチックの円形基板の上
に記録層を設け、さらにその上にアルミニウムや金、銀
などの金属を蒸着またはスパッタリングして反射層を形
成したものであり、基板面側からレーザー光を入射し
て、信号の記録、再生を行なう。近年、コンピューター
等で扱う情報量が増加したことから、DVD−RAM、
DVD−RWのような、光ディスクの信号記録容量の増
大、および信号情報の高密度化が進んでおり、記録容量
が650MB程度のCDや、4.7GB程度のDVDに
対し、今後、更なる高記録密度化が要求されている。こ
のような高記録密度媒体を実現するために、使用するレ
ーザー波長を青色光領域まで短波長化することが提案さ
れており、また、記録再生を行なうピックアップに用い
られる対物レンズの開口数を大きくすることで、光記録
媒体に照射されるレーザー光のスポットサイズを小さく
して高記録密度が可能になる。しかしながら、レーザー
の短波長化や対物レンズの開口数の増大などにより、ス
ポットサイズを小さくして記録密度を高める方法には限
界があり、情報記録層を片面に2層設けることによって
容量を高める技術が、例えば特許公報第2702905
号などで提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、2層相
変化光ディスクは、レーザー光照射側から見て手前にあ
る記録層をレーザー光が透過しなければ、奥側にある記
録層を記録、再生できないため、AgやAlなどの反射
層をなくすか、極薄にしなければならないという問題が
ある。また、相変化記録は、記録層にレーザー光を照射
させて急冷することにより非晶質マークを形成するが、
反射層が薄い情報層では、熱拡散が小さいため、マーク
を形成することが困難になる。さらに、CD−RWなど
の相変化光ディスクに用いられているSb−Te共晶系
記録材料は、Ge−Sb−Te化合物系とは違い、繰り
返し記録の際、溶融消去するために、消去比が優れてい
ることが知られているが、Ge−Sb−Te化合物を多
層光ディスクに用いた場合、手前側の記録層は、アマル
ファスマークか結晶部かによって光吸収率が違うため、
繰り返し記録するたびにアモルファスマークが歪むとい
った問題がある。さらに又、Sb−Te系記録材を用い
て、溶融消去で繰り返し記録を行なえば、そういった問
題は生じないが、マークを形成する際、Ge−Sb−T
e化合物に比べて急冷構造をとることが必要で、反射層
の薄い構造では、先ほど述べたようにマーク形成が困難
になる。
【0004】ここで、反射層を薄くした場合、反射層が
担っていた熱拡散を補助する層を反射層の上に設けるこ
とが、例えば特開平8−50739号公報、特開200
0−222777号公報に開示されている。これらの公
報には、熱拡散補助層として、比較的熱伝導率の大き
く、光吸収率の小さな窒化物、炭化物を用いる技術が開
示されているが、これらの物質は応力が大きく、成膜し
た際クラックが生じ、また、これらを用いた光ディクは
オーバーライト特性という点で問題があった。
【0005】そこで本発明は上記の問題点を解決するた
めになされたもので、多層構造の相変化型光記録媒体に
おいて反射層が薄い場合でも冷却効果が得られ、オーバ
ーライト特性の優れた大容量の多層相変化型情報記録媒
体を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1記載の発明では、光の入射により結晶状
態と非晶質状態との相変化を生じて情報を記録し得る記
録層を情報層に備え、且つ該情報層を2層以上有する多
層相変化型情報記録媒体において、光が入射される側か
らみて、最も奥側に形成された情報層以外の、少なくと
も1層の情報層が、第1保護層、記録層、第2保護層、
反射層、放熱層の順からなり、前記放熱層が立方晶窒化
ホウ素からなる多層相変化型情報記録媒体を最も主要な
特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明では、前記放熱層の界
面部分が六方晶窒化ホウ素である請求項1記載の多層相
変化型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明では、前記放熱層の厚
さが20〜200nmである請求項1又は2記載の多層
相変化型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0009】請求項4記載の発明では、前記放熱層界面
の六方晶窒化ホウ素の厚さが10nm以下である請求項
1、2又は3記載の多層相変化型情報記録媒体を主要な
特徴とする。
【0010】請求項5記載の発明では、前記記録層が、
Sb、Teを主体とし、Ag、In、Ge、Se、S
n、Al、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、
Zn、Ga、Pd、Pt、Au、S、B、C、Pの少な
くとも1種を含む請求項1、2、3又は4記載の多層相
変化型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0011】請求項6記載の発明では、前記記録層の厚
さが、3〜15nmである請求項1、2、3、4又は5
記載の多層相変化型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0012】請求項7記載の発明では、前記反射層が、
Au、Ag、Cu、W、Al、Taの少なくとも1種を
主成分とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の多
層相変化型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0013】請求項8記載の発明では、前記反射層の厚
さが、3〜20nmである請求項1、2、3、4、5、
6又は7記載の多層相変化型情報記録媒体を主要な特徴
とする。
【0014】請求項9記載の発明では、前記第2保護層
が、窒化物、酸化物、硫化物、窒酸化物、炭化物、弗化
物の少なくとも1種を含む請求項1、2、3、4、5、
6、7又は8記載の多層相変化型情報記録媒体を主要な
特徴とする。
【0015】請求項10記載の発明では、前記第2保護
層の厚さが、3〜40nmである請求項1、2、3、
4、5、6、7、8又は9記載の多層相変化型情報記録
媒体を主要な特徴とする。
【0016】請求項11記載の発明では、前記第1保護
層の厚さが、60〜200nmである請求項1、2、
3、4、5、6、7、8、9又は10記載の多層相変化
型情報記録媒体を主要な特徴とする。
【0017】請求項12記載の発明では、光が入射され
る側からみて、最も奥側に形成された情報層以外の情報
層の、記録再生を行なう波長に対する透過率が40〜7
0%である請求項1、2、3、4、5、6、7、8、
9、10又は11記載の多層相変化型情報記録媒体を主
要な特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の多層相
変化型情報記録媒体の実施の形態を詳細に説明する。図
1は、本発明の一実施形態に係わる2層情報記録媒体の
概略断面図である。
【0019】図1において光透過層3の上に、第1情報
層1、透明層4、第2情報層2、保護基板5を順次蓄積
した構造からなるものである。第1情報層1は、光透過
層3から順に第1保護層11、記録層12、第2保護層
13、反射層14、放熱層15からなり、第2情報層2
は、透明層4から順に第1保護層21、記録層22、第
2保護層23、反射層24からなる。尚、本発明は、上
記構成になんら限定されるものではない。
【0020】光透過層3、透明層4の材料は通常ガラ
ス、セラミックスあるいは樹脂であり、樹脂基板が成形
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やポリメチルメタクリレート
(PMMA)などのアクリル系樹脂が好ましい。光透過
層3あるいは透明層4には案内溝などの凹凸パターンが
形成されており、射出成形または、フォトポリマー法に
よって成形される。透明層4は、記録再生を行なう際
に、ピックアップが第1情報層と第2情報層とを識別
し、光学的に分離可能とする厚さであり、20〜50μ
mが好ましい。20μmより薄いと、層間クロストーク
が生じてしまう。50μmより厚いと、第2情報記録層
を記録再生する際に、球面収差が発生し、記録再生が困
難になってしまう。
【0021】記録層12、22の材料としては、Ge−
Te系、Ge−Te−Sb系、Ge−Sn−Te系など
のカルコゲン系合金薄膜を用いることが多いが、Sb−
Te共晶系薄膜が、記録(アモルファス化)感度・速
度、及び消去比が極めて良好なため、記録層の材料とし
て適している。これらの記録層材料にはさらなる性能向
上、信頼性向上などを目的にAg、In、Geなど他の
元素や不純物を添加することができる。無機材料を用い
た記録膜は、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。記録層12の厚さは、3〜15nm
であることが好ましい。3nm以下だと、均一な膜にす
るのが困難となる。15nm以上だと、透過率が低下し
てしまう。
【0022】反射層14、24としては、Al、Au、
Ag、Cu、Ta、W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、Cr、Ti、Si、Pd、Taなどが使用される。
このような反射層は、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。反射層24は、50〜20
0nm、好適には80〜150nmとするのがよい。5
0nmより薄くなると繰り返し記録特性が低下し、20
0nmより厚くなると感度の低下を生じる。反射層14
の厚さは、3〜20nmであることが好ましい。3nm
より薄いと、厚さが均一で緻密な膜を作ることが困難に
なる。20nmより厚いと、透過率が減少し、第2情報
層の記録再生が困難になる。
【0023】保護層11、13、21、23は記録層1
2、22の劣化変質を防ぎ、記録層12、22の接着強
度を高め、かつ記録特性を高めるなどの作用を有するも
ので、SiO、SiO2、ZnO、SnO2、Al23
TiO2、In23、MgO、ZrO2などの金属酸化
物、Si34、AlN、TiN、ZrNなどの窒化物、
ZnS、In23、TaS4などの硫化物、SiC、T
aC、B4C、WC、TiC、ZrCなどの炭化物やダ
イヤモンドライクカーボンあるいは、それらの混合物が
挙げられる。これらの材料は、単体で保護膜とすること
もできるが、互いの混合物としてもよい。また、必要に
応じて不純物を含んでもよい。保護膜の融点は記録層よ
りも高いことが必要である。このような保護膜は、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。第1保護層11の厚さは、60〜200nmである
ことが好ましい。60nm以下であると、記録時の熱に
よって、基板を破壊してしまう恐れがある。200nm
より厚いと、量産性に問題が生じてくる。これらの範囲
で、最適な反射率になるように、膜厚の設計を行なう。
【0024】第2保護層13の膜厚は、3〜40nmで
あることが好ましい。3nmより薄いと、記録感度が低
下してしまう。40nmより厚いと、放熱効果が得られ
なくなってしまう。
【0025】次に、本発明の特徴をなす部分である放熱
層について説明する。放熱層としては、レーザー照射さ
れた記録膜を急冷させるために、熱伝導率が大きいこと
が望まれる。また、奥側の情報層が記録再生できるよ
う、記録再生を行なう波長での吸収率が小さいことが望
まれる。これらの特性を満たし、放熱層として優れた特
性を持つ材料を検討した結果、立方晶窒化ホウ素が最適
であることを本発明者らは見出した。また、反射層14
および透明層4との界面部分としては、六方晶窒化ホウ
素であることが好ましい。界面部分が六方晶窒化ホウ素
であれば、放熱層内部の応力が低減され、オーバーライ
ト特性が良好となる。放熱層15の膜厚は、20〜20
0nmが好ましい。20nmより薄いと、放熱効果が得
られなくなる。200nmより厚いと、量産性に問題が
生じる。また、六方晶窒化ホウ素の厚さとしては、10
nm以下であることが好ましい。六方晶窒化ホウ素は、
立法晶窒化ホウ素に比べて熱伝導率が小さいので、10
nmより厚いと、放熱層としての機能が劣化してしま
う。立方晶窒化ホウ素の好ましい成膜法としては、大き
な制約はないが、ホウ素の電子ビーム蒸着と窒素のイオ
ンビームを組み合わせたion beam and v
apor deposition method(IV
D method)を用いるのが良い。
【0026】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれらの実施例になんら限定されるもの
ではない。
【0027】[実施例]直径12cm、厚さ0.6mm
で表面に連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持つ
ポリカーボネート基板上に第1保護層、Ag1In7Sb
70Te22からなる6nmの記録層、第2保護層、AgP
dCuからなる10nmの反射層、六方晶窒化ホウ素、
立法晶窒化ホウ素からなる100nmの放熱層の順に製
膜し、第1情報層を形成した。この第1記録層上に、2
P(photo polymarization)法に
よって、連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持つ
透明層を形成した。透明層の厚さは40μmである。さ
らにその上に、ZnS・SiO2からなる60nmの第
1保護膜、Ag1In7Sb70Te22からなる12nmの
記録層、ZnS・SiO2からなる15nmの第2保護
層、AlTiからなる150nmの反射層の順に製膜
し、第2情報層を形成した。製膜方法は、窒化ホウ素膜
以外はArガス雰囲気中のスパッタ法であり、窒化ホウ
素はIVD法である。その上に、スピンコーターを用い
てオーバーコート層を設けて2層相変化型情報記録媒体
を作成した。ついで、大口径の半導体レーザーを有する
初期化装置によって、ディスクの記録層の初期化処理を
行なった。
【0028】作成されたメディアについて下記条件で記
録した。 レーザー波長 407nm NA=0.65 線速 6.5m/s トラックピッチ 0.40μm 線密度0.20μm/bit
【0029】ライトパワーを7〜12mWまで1mWず
つ変化させ、記録性能を評価した。リードパワーは0.
6mWとした。その結果、10〜12mWでC/N45
dB以上の信号が得られた。また、3Tマークを書きこ
んだ上に11Tマークをオーバーライトし、消去比を評
価したところ、イレースパワー5.5mW以上で消去比
35dB以上が得られた。1000回以上のオーバーラ
イトを繰り返しても、C/N45dB以上を得ることが
出来、特性劣化は認められなかった。各層の膜厚を請求
項の範囲内で変化させても、上記特性を得ることができ
た。
【0030】[比較例1]直径12cm、厚さ0.6m
mで表面に連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持
つポリカーボネート基板上に第1保護層、Ag1In7
70Te22からなる6nmの記録層、第2保護層、Ag
PdCuからなる10nmの反射層、AlNからなる1
00nmの放熱層の順にマグネトロンスパッタ方で製膜
し、第1情報層を形成した。この第1記録層上に、2P
(photo polymarization)法によ
って、連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持つ透
明層を形成した。透明層の厚さは40μmである。さら
にその上に、ZnS・SiO 2からなる60nmの第1
保護膜、Ag1In7Sb70Te22からなる12nmの記
録層、ZnS・SiO2からなる15nmの第2保護
層、AlTiからなる150nmの反射層の順に製膜
し、第2情報層を形成した。製膜方法はArガス雰囲気
中のスパッタ法である。その上に、スピンコーターを用
いてオーバーコート層を設けて2層相変化型情報記録媒
体を作成した。ついで、大口径の半導体レーザーを有す
る初期化装置によって、ディスクの記録層の初期化処理
を行なった。
【0031】作成されたメディアについて下記条件で記
録した。 レーザー波長 407nm NA=0.65 線速 6.5m/s トラックピッチ 0.40μm 線密度0.20μm/bit
【0032】ライトパワーを7〜12mWまで1mWず
つ変化させ、記録性能を評価した。リードパワーは0.
6mWとした。その結果、10〜12mWでC/N45
dB以上の信号が得られた。また、3Tマークを書きこ
んだ上に11Tマークをオーバーライトし、消去比を評
価したところ、イレースパワー6mW以上で消去比35
dB以上が得られた。しかしながら、1000回以上の
オーバーライトを繰り返したところ、C/N45dB以
上を得ることは出来なかった。
【0033】[比較例2]直径12cm、厚さ0.6m
mで表面に連続溝によるトラッキングガイドの凹凸を持
つポリカーボネート基板上に第1保護層、Ag1In7
70Te22からなる6nmの記録層、第2保護層、Ag
PdCuからなる10nmの反射層の順にマグネトロン
スパッタ法で製膜し、第1情報層を形成した。この第1
記録層上に、2P(photo polymariza
tion)法によって、連続溝によるトラッキングガイ
ドの凹凸を持つ透明層を形成した。透明層の厚さは40
μmである。さらにその上に、ZnS・SiO2からな
る60nmの第1保護膜、Ag1In7Sb70Te22から
なる12nmの記録層、ZnS・SiO2からなる15
nmの第2保護層、AlTiからなる150nmの反射
層の順に製膜し、第2情報層を形成した。製膜方法はA
rガス雰囲気中のスパッタ法である。その上に、スピン
コーターを用いてオーバーコート層を設けて2層相変化
型情報記録媒体を作成した。ついで、大口径の半導体レ
ーザーを有する初期化装置によって、ディスクの記録層
の初期化処理を行なった。
【0034】作成されたメディアについて下記条件で記
録した。 レーザー波長 407nm NA=0.65 線速 6.5m/s トラックピッチ 0.40μm 線密度0.20μm/bit
【0035】ライトパワーを7〜12mWまで1mWず
つ変化させ、記録性能を評価した。リードパワーは0.
6mWとした。その結果、C/N45dB以上を得るこ
とは出来なかった。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、放熱層
に立方晶窒化ホウ素を用いることにより、反射層を薄く
した場合でも記録層を急冷し得るので、記録信号のC/
N比を向上させることできると共に、繰り返し記録特性
を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係わる2層情報記録媒体
の概略断面図である。
【符号の説明】
1 第1情報層(情報層) 2 第2情報層(情報層) 11 第1保護層 12 記録層 13 第2保護層 14 反射層 15 放熱層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G11B 7/24 G11B 7/24 534L 534M 535 535G 538 538E 538F Fターム(参考) 5D029 JA01 JB13 JB18 JC04 LA14 LA15 LA16 LB07 MA13 MA14 MA27

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光の入射により結晶状態と非晶質状態と
    の相変化を生じて情報を記録し得る記録層を情報層に備
    え、且つ該情報層を2層以上有する多層相変化型情報記
    録媒体において、光が入射される側からみて、最も奥側
    に形成された情報層以外の、少なくとも1層の情報層
    が、第1保護層、記録層、第2保護層、反射層、放熱層
    の順からなり、前記放熱層が立方晶窒化ホウ素からなる
    ことを特徴とする多層相変化型情報記録媒体。
  2. 【請求項2】 前記放熱層の界面部分が六方晶窒化ホウ
    素であることを特徴とする請求項1記載の多層相変化型
    情報記録媒体。
  3. 【請求項3】 前記放熱層の厚さが20〜200nmで
    あることを特徴とする請求項1又は2記載の多層相変化
    型情報記録媒体。
  4. 【請求項4】 前記放熱層界面の六方晶窒化ホウ素の厚
    さが10nm以下であることを特徴とする請求項1、2
    又は3記載の多層相変化型情報記録媒体。
  5. 【請求項5】 前記記録層が、Sb、Teを主体とし、
    Ag、In、Ge、Se、Sn、Al、Ti、V、M
    n、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Pd、P
    t、Au、S、B、C、Pの少なくとも1種を含むこと
    を特徴とする請求項1、2、3又は4記載の多層相変化
    型情報記録媒体。
  6. 【請求項6】 前記記録層の厚さが、3〜15nmであ
    ることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の
    多層相変化型情報記録媒体。
  7. 【請求項7】 前記反射層が、Au、Ag、Cu、W、
    Al、Taの少なくとも1種を主成分とすることを特徴
    とする請求項1、2、3、4、5又は6記載の多層相変
    化型情報記録媒体。
  8. 【請求項8】 前記反射層の厚さが、3〜20nmであ
    ることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6又は
    7記載の多層相変化型情報記録媒体。
  9. 【請求項9】 前記第2保護層が、窒化物、酸化物、硫
    化物、窒酸化物、炭化物、弗化物の少なくとも1種を含
    むことを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7
    又は8記載の多層相変化型情報記録媒体。
  10. 【請求項10】 前記第2保護層の厚さが、3〜40n
    mであることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、
    6、7、8又は9記載の多層相変化型情報記録媒体。
  11. 【請求項11】 前記第1保護層の厚さが、60〜20
    0nmであることを特徴とする請求項1、2、3、4、
    5、6、7、8、9又は10記載の多層相変化型情報記
    録媒体。
  12. 【請求項12】 光が入射される側からみて、最も奥側
    に形成された情報層以外の情報層の、記録再生を行なう
    波長に対する透過率が40〜70%であることを特徴と
    する請求項1、2、3、4、5、6、7、8、9、10
    又は11記載の多層相変化型情報記録媒体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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