JP2004039252A

JP2004039252A - 光記録媒体への記録方法

Info

Publication number: JP2004039252A
Application number: JP2003322323A
Authority: JP
Inventors: Atsuko Kosuda; 小須田　　敦子
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【目的】短波長を用いた高密度記録に対応した光記録媒体において、優れた機械特性と記録・再生特性を示す光記録媒体およびその記録方法を提供する。
【構成】基板上に、深さがＡ（μm ）のグルーブと、有機色素を含有する記録層とを含む構造を有し、記録および／または再生波長が６００〜６８０nmであり、かつ、トラックピッチが０．８μm 以下であり、記録信号をパルス分割して記録を行う際に、Ｔ（ｎｓ）と、最短ピット長（ｎｍ）と、線速度（ｍ／ｓ）とが{（最短ピット長／３）／線速度}＝Ｔという関係を有し、パルス列の先頭のパルス長さＴｔｏｐ（ｎｓ）と、前記グルーブの深さＡ（μm ）とがＡ×Ｔｔｏｐ＝０．１５〜０．２５という関係を有し、ＴｔｏｐとＴ（ｎｓ）とがＴｔｏｐ＝１．１５〜１．４Ｔという関係を有する光記録媒体およびそれを用いた光記録方法。
【選択図】なし

Description

　本発明は色素膜を記録層として有する光記録媒体への記録方法に関し、特に短波長（６００〜６８０ｎｍ）で記録再生ができる光記録媒体への記録方法に関する。

　現在実用化されている光記録媒体の記録方法は、照射レーザー光を熱源として記録層に蒸発・分解等を生じ光学的に検出可能な凹状のピット形成をするヒートモード記録方法である。

　　　[従来技術の問題点]
　しかし、その記録再生波長は７８０ｎｍ付近であり、高密度記録に対応するには記録再生波長を短波長化することが必要となる。記録再生波長が短波長化することは、記録層に含まれる有機色素の変更およびグルーブ形状の変更が必要となる。具体的にいえば、トラックピッチは０．８μｍ以下になり、それに伴いグルーブ幅も狭くなる。

　また、レーザー波長が短波長化し、開口数（ＮＡ）が大きくなるためレーザー光の焦点深度が浅くなる。従って、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ等のような１．２ｍｍ厚の透明基板は使用できなくなり、厚みが半分の０．６ｍｍ厚の透明基板が用いられる。

　高密度記録用にグルーブ形状を提案した例としては、特許文献１、特許文献２に開示のものがあるが、いずれにおいても、光記録媒体として良好な記録・再生特性を有するに至っていない。このなかで、特許文献２には、基板の溝（グルーブ）の壁の傾斜（溝間部の水平線と溝の壁にひいた接線のなす角度）を７０〜８５度にすることが開示されているが、このようなグルーブでは好ましい特性を示さないことがわかった。

特開平９−８１９６６号公報特開平９−１９８７１４号公報

　本発明の目的は、記録および／または再生波長が６００〜６８０ｎｍであり、トラックピッチが０．８μｍ以下の光記録媒体において、優れた精度をもち、優れた記録・再生特性が得られる記録方法を提供することである。

　上記目的は、基板上に、深さがＡ（μｍ）のグルーブと、有機色素を含有する記録層とを含む構造を有し、記録および／または再生波長が６００〜６８０ｎｍであり、かつ、トラックピッチが０．８μｍ以下の光記録媒体に対し、記録信号をパルス分割して記録を行う際に、Ｔ（ｎｓ）と、最短ピット長（ｎｍ）と、線速度（ｍ／ｓ）とが、{（最短ピット長／３）／線速度}＝Ｔという関係を有し、パルス列の先頭のパルス長さＴｔｏｐ（ｎｓ）と、前記グルーブの深さＡ（μｍ）とが、Ａ×Ｔｔｏｐ＝０．１５〜０．２５という関係を有し、かつ、前記パルス長さＴｔｏｐは、前記最短ピット長を前記線速度の３倍で割った値に対し、１．１５〜１．４倍であることを特徴とする光記録方法によって達成される。

　本発明によれば、優れた精度をもち、反射率、変調度のバランスが良く、記録感度が高い上に優れたジッター特性を示す光記録媒体への、良好な記録方法を得ることができる。

　以下、本発明について詳細に説明する。本発明の光記録媒体は、トラックピッチが０．８μｍ以下であり、記録および／または再生波長が６００〜６８０ｎｍと短波長であり、高密度記録に対応したものである。

　このような光記録媒体の構成例を図１に示す。図１に示されるように、光記録媒体である光記録ディスクは、同様な構造のディスク２枚の保護膜１４同士を貼り合わせて形成する。接着層１５の厚さは、１０〜２００μｍ程度である。この場合の基板（通常、ポリカーボネート）は透明基板であり、トラッキングサーボ用のグルーブを有する。基板一枚当たりの厚さは０．６ｍｍであり、グルーブを有する基板１１上に記録層１２、反射層１３、保護膜１４を順次形成し、一方同様にグルーブを有する基板１１上に同様に記録層１２、反射層１３、保護膜１４を形成し、上述のように貼り合わされて得られるものである。貼り合わせの方法としては、ホットメルト接着剤、遅効性ＵＶ接着剤、粘着シート等を利用できる。なお、図１ではグルーブは省略している。

　また、図２には、グルーブが形成された基板１１が示されており、この基板１１上に記録層１２、反射層１３および保護膜１４を形成した片側のディスクが示されている。

　さらに図３には、基板１１のグルーブ部およびランド部の拡大図が示されている。

　このような光記録媒体において、トラッキングサーボ用として透明基板に設けられているグルーブの形状、特にグルーブ壁の角度θを以下のように規定することで優れた機械特性をもち、優れた記録・再生特性を示す光記録媒体が得られる。

　すなわち、その透明基板のグルーブの形状はグルーブ深さをＡ（μｍ）としたとき、Ａ／２の位置でのグルーブ壁の接線とランド部平坦部の接線とがなす角度θが３０度≦θ≦５５度であり、Ａ／２の位置でのグルーブ幅Ｂが０．２５〜０．４５μｍである。

　上記におけるトラックピッチＰ、グルーブ１１１、ランド部１１５、グルーブ深さＡ、グルーブ幅Ｂについては図２、図３を参照することができる。ここで、グルーブ幅Ｂとは、上述のように、Ａ／２の位置での値である。

　また、Ａ／２の位置でのグルーブ壁の角度θは、図３に従って説明すれば、Ａ／２の位置におけるグルーブ壁の接線とランド部平坦部の接線とがなす角度である。

　Ａ／２の位置でのグルーブ壁の角度θは、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により求めることができる。

　なお、グルーブ壁はグルーブの両側に存在するが、通常、両側での測定値の平均値とする。また、通常、ランド部には、図示のように、平坦部が存在し、本発明においては、後述のように、平坦部が存在する形状の方が好ましいが、平坦部が存在しないときは最上部における接線とする。

　この角度θは、３０度≦θ≦５５度であり、好ましくは３５度≦θ≦５０度、さらに好ましくは４０度≦θ≦４８度である。この角度θが３０度より小さくなるとランド部平坦部が狭くなりすぎ、クロストークを悪化させる。また、角度θが５５度を超えると透明基板射出成形において悪影響を与え、スタンパーなどからの転写率と機械特性のバランスを悪くする。このバランスとは、転写率を向上させると機械特性が著しく悪化するし、機械特性を向上させると転写率の低下を引き起こすと言うことである。さらに、角度θが５５度を超えるとジッター特性が悪化する。この原因としてはグルーブ壁の角度が大きくなることでスピンコート成膜時の状態が変化し、記録層のレベリングが変化するためと考えられる。

　さらに、図１、２に従って本発明の光記録媒体について説明する。

　基板１１は、ディスク状のものであり、基板１１の裏面側からの記録および再生を可能とするために、記録光および再生光（波長６００〜６８０ｎｍ程度、さらには波長６３０〜６８０ｎｍ程度、なかでも波長６３５〜６８０ｎｍ程度のレーザー光、特に６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ）に対し、実質的に透明（好ましくは透過率８８％以上）である樹脂あるいはガラスを用いて形成するのがよい。また、大きさは、直径１２０ｍｍ程度、厚さ０．６ｍｍ程度のものとする。

　基板１１の記録層１２の形成面には、図２に示すように、トラッキングサーボ用のグルーブ１１１が形成される。グルーブ１１１は、スパイラル状の連続型グルーブであることが好ましく、深さＡは０．１２〜０．２μｍ、幅Ｂは０．２５〜０．４５μｍ、トラックピッチ（グルーブピッチ）Ｐは０．８０μｍ以下であり、具体的には０．６５〜０．８０μｍであることが好ましい。グルーブをこのような構成とすることにより、グルーブの反射レベルを下げることなく、良好なトラッキング信号を得ることができる。これに対し、グルーブ深さが０．１２μｍよりも浅くなると変調度が十分にとれにくくなる。また０．２μｍを超えるのは基板成形が技術的に難しく機械精度を悪化させるため現実的ではない。グルーブ幅は０．４５μｍを超えるとクロストークの要因が大きくなりジッターが悪くなりやすい。グルーブ幅を０．２５μｍ未満とすると、十分な大きさのトラッキング信号が得られにくく、記録時のトラッキングのわずかなオフセットによって、ジッターが大きくなりやすい。また十分な変調度が得られない。

　基板１１は、材質的には、樹脂を用いることが好ましく、ポリカーボネート、（メタ）アクリル樹脂、アモルファスポリオレフィン、ＴＰＸ、ポリスチレン系樹脂等の各種熱可塑性樹脂が好適である。そして、このような樹脂を用いて射出成形等の公知の方法に従って製造することができる。グルーブ１１１は、基板１１の成形時に形成することが好ましい。なお、基板１１の製造後に２Ｐ法等によりグルーブ１１１を有する樹脂層を形成してもよい。また、場合によってはガラス基板を用いてもよい。

　また、基板１１上に設層される記録層１２は、有機色素を含有するものであり、有機色素含有塗布液を用い、好ましくはスピンコート法により形成されたものである。スピンコートは通常の条件に従い、内周から外周にかけて、回転数を５００〜５０００ｒｐｍの間で調整するなどして行えばよい。

　このようにして形成される記録層１２の厚さは、基板１１のランド部１１５上に形成される記録層の厚さＤ_Ｌが０．１５μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以下であり、特に好ましくは０．０３〜０．１μｍである。また基板１１のグルーブ部１１１上に形成される記録層の厚さＤ_Ｇはグルーブ深さＡから、Ｄ_Ｌ＋（２〜３．５）Ａ^２として決定される。

　このように記録層の厚さを規制することによって、良好な記録再生特性を得ることができる。上記の範囲外の厚さでは反射率が低下して、良好な再生を行うことが難しくなる。特にランド部１１５の記録層１２が厚くなりすぎるとクロストーク要因を大きくするため、ジッターを悪くする。

　グルーブ部の記録層の厚さＤ_Ｇ、ランド部の記録層の厚さＤ_Ｌは、ディスク中、記録領域での５点以上での平均値である。

　なお、本発明ではグルーブ内記録を行う。

　また、記録層１２の記録光および再生光波長における複素屈折率は実部ｎ＝２．０〜２．８、虚部ｋ＝０．４以下である。

　上記のようにｎ、ｋを規制することによって、良好な記録、再生が行える。ｋが０．４を超えると、十分な反射率が得られない。ｎが２．０未満では信号の変調度が小さすぎる。ｎの上限には特に制限はないが、色素化合物の合成上の都合等から通常２．８程度である。

　なお、記録層のｎおよびｋは、所定の透明基板上に記録層を例えば４０〜１００ｎｍ程度の厚さに実際の条件にて設層して、測定用サンプルを作製し、次いで、この測定用サンプルの基板を通しての反射率あるいは記録層側からの反射率を測定することによって求める。この場合、反射率は、記録再生光波長（６３５〜６５０ｎｍ）を用いて鏡面反射（５°程度）にて測定する。また、サンプルの透過率を測定する。そして、これらの測定値から、例えば、共立全書「光学」石黒浩三Ｐ１６８〜１７８に準じ、ｎ、ｋを算出すればよい。

　本発明において、記録層に用いることのできる有機色素としては、シアニン系色素、金属錯体色素、スチリル系色素、ポリフィリン系色素、アゾ色素、ホルマザン金属錯体、ローダミン色素などが挙げられる。

　本発明に用いられる塗布溶媒として、具体的には、アルコール系（ケトアルコール系、エチレングリコールモノアルキルエーテル系等のアルコキシアルコール系を含む。）、脂肪族炭化水素系、ケトン系、エステル系、エーテル系、芳香族系、ハロゲン化アルキル系等から適宜選択すればよい。なお、塗布液における色素含有量は、通常０．０５〜１０ｗｔ％とするのがよい。また、塗布液には適宜バインダー、分散剤、安定剤などを含有させてもよい。

　図１、２に示されるように、記録層１２上には、直接密着して反射層１３が設層される。反射層１３としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ等の高反射率金属ないしこれらの合金を用いるのがよい。反射層１３の厚さは５０ｎｍ（５００Ａ）以上であることが好ましく、蒸着、スパッタ等により設層すればよい。また、厚さの上限に特に制限はないが、コスト、生産作業時間等を考慮すると、１２０ｎｍ（１２００Ａ）程度以下であることが好ましい。これにより、反射層１３単独での反射率は、９０％以上となり、媒体の未記録部の基板を通しての反射率は十分である。

　図１、２に示されるように、反射層１３上には、保護膜１４が設層される。保護膜１４は、例えば紫外線硬化樹脂等の各種樹脂材質から、通常は、０．５〜１００μｍ程度の厚さに設層すればよい。保護膜１４は、層状であってもシート状であってもよい。保護膜１４は、スピンコート、グラビア塗布、スプレーコート、ディッピング等の通常の方法により形成すればよい。

　このような構成の光記録ディスク１に記録ないし追記を行うには、例えば６３５ｎｍ〜６５０ｎｍの記録光を、基板１１を通してパルス状に照射し、照射部の光反射率を変化させる。なお、記録光を照射すると、記録層１２が光を吸収して発熱し、同時に基板１１も加熱される。この結果、基板１１と記録層１２との界面近傍において、有機色素等の記録層材質の融解や分解が生じ、記録層１２と基板１１との界面に圧力が加わり、グルーブの底面や側壁を変形させることがある。

　本発明では、光記録媒体に対し、記録信号をパルス分割してパルス列を用いて記録を行う際に、パルス列（分割パルス）の先頭のパルスの長さをＴｔｏｐ（ｎｓ）としたとき、グルーブ深さＡ（μｍ）との関係で、Ａ×Ｔｔｏｐが０．１５〜０．２５、より好ましくは０．１８〜０．２２の範囲にあることが好ましく、このような条件を満たす光記録媒体および記録方法を用いることが好ましい。このような条件を満たすことによって優れたジッター特性が得られる。これに対し、０．１５未満の場合には記録感度の低下とジッターの悪化を起こしやすい。また、０．２５を超えた場合もやはりジッターの悪化を起こしやすい。

　なお、ＴｔｏｐはＴ（ｎｓ）を一単位（ワンユニット）とし、Ｔの何倍かで示される。Ｔｔｏｐは１．１５〜１．４Ｔであることが好ましい。

　Ｔは、最短ピット長（ｎｍ）と線速度（ｍ／ｓ）から、以下の式によって定義される。
　　Ｔ＝（最短ピット長／３）／線速度
　本実施の形態では、最短ピット長を測定から求めたが、ＤＶＤおよびＣＤ−Ｒの技術分野では、最短ピット長は、記録・再生時の所定の線速度において、Ｔの３倍である場合が多い。

　また、パルス列の２個目以降のパルス長さは０．６〜０．７Ｔであり、その間隔は０．３〜０．４Ｔであることが好ましい。記録、再生時の線速はＣＬＶ３〜２０ｍ／ｓ、好ましくは３〜１２ｍ／ｓである。

　以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
　　　[実施例１]
　表１に示されるようなグルーブを有する直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板上に、下記の有機色素を含有する１．０ｗｔ％の２，２，３，３−テトラフルオロプロパノール溶液を用い、スピンコート法により表１に示されるような厚さの記録層を形成した。次に、この記録層にＡｕ反射層を１００nｍの厚さにスパッタ法により形成し、さらに紫外線硬化型のアクリル樹脂の透明な保護膜（膜厚５μｍ）を形成した。同様にして形成したディスク２枚の保護膜を内側にして接着剤で貼り付けてディスクを作製した（図１参照）。このようにして表１に示されるようなサンプルを作製した。

　Ａ／２の位置でのグルーブ壁の角度（グルーブ壁角度）θは、ＳＴＭでグルーブ形状のプロファイルを測定し、図３に示すようにＡ／２の位置でのグルーブ壁の接線とランド部平坦部の接線とがなす角度θをグルーブの両側で測定し、その平均値をもって表している。

　また、グルーブ幅ＢはＡ／２の位置での幅をいう（図３参照）。

　このようにして作製したサンプルに対し、機械特性および記録・再生特性を評価した。

　機械特性は、小野測器製ＬＭ１２００（ＤＶＤ用）にて測定し、面振量、面振加速度、反り角度について評価した。これらの値はグルーブ形状等に依存するが、小さい方が良好である。

　また、記録・再生特性は、レーザー光６３８ｎｍを使用して線速ＣＬＶ３．８ｍ／ｓで信号を記録し、次にこのディスクを線速ＣＬＶ３．８ｍ／ｓの６３８ｎｍレーザー光で再生して評価した。

　このとき記録信号はパルス分割し、パルス列の先頭のパルスの長さＴｔｏｐは表１に示すとおりであり、いずれのときも２個目以降のパルスの長さは０．７Ｔ、パルス間隔は０．３Ｔとした。なお、レンズ開口数ＮＡ＝０．６であった。特性は６３８ｎｍでの反射率、変調度（１４ＴＭｏｄ．）、ジッター（Ｊｉｔｔｅｒ）、６３８ｎｍでの記録感度（Ｐ０）について評価した。

　結果を表２に示す。

　表２より、本発明のサンプルは、グルーブ形状との関係でみた場合面振量、面振加速度、反り角度の機械特性がいずれも許容レベル内にあり、かつ記録・再生特性に優れることがわかる。これに対し、比較のサンプルは機械特性が悪く、特にジッター特性が悪化する。

本発明の光記録ディスクの一例を示す部分断面図である。図１の光記録ディスクの構成を説明するための部分断面図である。Ａ／２の位置でのグルーブ壁の角度θを説明するための基板の拡大図である。

符号の説明

１１基板
１２記録層
１３反射層
１４保護膜
１５接着層
１１１グルーブないしグルーブ部
１１５ランド部

Claims

基板上に、深さがＡ（μm ）のグルーブと、有機色素を含有する記録層とを含む構造を有し、
　記録および／または再生波長が６００〜６８０nmであり、かつ、トラックピッチが０．８μm 以下の光記録媒体に対し、
　記録信号をパルス分割して記録を行う際に、
　Ｔ（ｎｓ）と、最短ピット長（ｎｍ）と、線速度（ｍ／ｓ）とが、{（最短ピット長／３）／線速度}＝Ｔという関係を有し、
　パルス列の先頭のパルス長さＴｔｏｐ（ｎｓ）と、前記グルーブの深さＡ（μm ）とが、Ａ×Ｔｔｏｐ＝０．１５〜０．２５という関係を有し、
　かつ、前記パルス長さＴｔｏｐは、前記最短ピット長を前記線速度の３倍で割った値に対し、１．１５〜１．４倍である、
ことを特徴とする光記録方法。