JP2004199784A - 光記録方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ピークパワーの低い低線速対応ドライヴで記録が可能で且つ高線速対応ドライヴでも記録が可能な相変化型光記録媒体に対して、高速でランダムにアクセスし記録できるＣＡＶ対応のドライブで記録するための記録方法の提供。
【解決手段】結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、パルスの先頭部のピークパワーの開始時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする光記録方法。
【選択図】 図１
【解決手段】結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、パルスの先頭部のピークパワーの開始時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする光記録方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化型光記録媒体、特に書き換え型ＤＶＤ媒体の記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
大容量の画像データを扱うようになり、益々大容量の記録媒体が要求されている。また、これら大容量のデータを高速に記録再生することも要求されている。相変化型光記録媒体は、ＣＤ、ＤＶＤの書き換え型記録媒体に用いられており、大容量で高速記録が可能であること、及びＲＯＭとの互換が高いことから普及してきた。特にＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒの高速化が著しく、相変化型光記録媒体も一層の高速化が要求されている。そして、高線速に対応したディスクは、低線速ディスクに対応している低速ドライブでも記録できることが望ましく、ＣＤ−Ｒは、これが可能であり、広い線速をカバーできている。
一方、高線速で記録するためには、より高いピークパワーが出せる高出力レーザーが必要になる。しかし、低速ドライブに搭載されているレーザー光の出力は高速対応ドライブの出力より低いのが普通であり、高線速対応ディスクを低線速且つより低いパワーで記録することは相変化型光記録媒体では難しい。
【０００３】
相変化型光記録媒体の場合、高線速記録が可能になるように媒体構成を最適化するが、そうすると低い線速で記録する場合も、高い線速で記録する場合と同様に最適なピークパワーがより高くなる。高い記録線速に対応した記録媒体をより低パワーで記録するためには感度を向上させる必要があるが、そのための一つの方法として、媒体の反射率を下げる方法がある。しかし、ＤＶＤの場合には、ＤＶＤ−ＲＯＭとの互換を確保する必要があるために、反射率を必要以上に下げることはできない。書き換え可能型ＤＶＤにおいては、ここ数年間で商品化されている線速は２．４倍速が最高であり、これより速い線速で記録でき、しかも従来の低線速ドライブで記録できる下位互換可能な相変化型光記録媒体はない。
これらの要求を満たすためには、低いパワーで記録でき、しかも、ピークパワーのマージンが広い相変化型光記録媒体用の記録材料、媒体構成、最適記録方法を見出すことが必要である。そのような記録方法として、従来の記録マークを形成する方法において、パルスの最後部のバイアスパワー印加終了時間を記録線速に関係なく無くしてしまう特許文献１記載の方法がある。しかし、この方法では、広い線速に対応し且つ良好な記録特性を得ることは難しい。
【０００４】
また、記録線速に応じてピークパワー印加時間を変え、パルスの最後部のバイアスパワー印加終了時間を設けるという特許文献２記載の方法がある。
更に、この方法を基にした、記録半径位置の内周から外周に向かって記録線速が連続的に変化するＣＡＶ方式に対応した記録方法として特許文献３記載の方法がある。しかし、この方法では、先頭部のピークパワー印加開始時間を、線速の変化に応じてウインドウ幅に一定の比例定数を乗じた時間で制御しているものの、パルス列最後部のバイアスパワー印加終了時間に制限があって、高線速記録の特性が十分得られない場合がある。
上記の他に、最高線速２．４倍速対応ドライブと記録再生互換性があり、かつ最高線速４倍速で記録可能な媒体に対するＣＡＶ記録に対応可能な記録方法に関するものとして、特願２００２−２６１２８１号（本出願人の先願）がある。
しかし、この発明では、先頭部のピークパワー印加開始時間の制御が十分でなく、記録特性の項目によっては良好な特性が得られない場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９４１７０３号公報
【特許文献２】
特開２００１−０６０３１９号公報
【特許文献３】
特開平２０００−１４９２６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
相変化型光記録媒体は、高線速記録に適した媒体にするために媒体構成、記録材料を最適化すると、低線速から高線速まで記録可能にするためには照射するパルス状の光のパルス時間制御だけでは、広い線速範囲で良好な特性を得ることが難しい。しかし、媒体を使用する側にとっては、同一媒体で広い線速をカバーしていれば、線速毎に媒体を使い分ける必要がないので都合がよい。そのための方法としては、より高いピークパワーを照射し、記録方法を最適化すれば一応記録は可能になる。
しかし、従来の方法では、所定の長さのマークを記録する際に、照射パルス列の先頭部のピークパワー印加開始時間を、記録線速毎に精度よく制御しないと、記録特性であるアシンメトリーが適性な範囲に入り難くなり、記録データを正しく再生できず、データエラーになってしまう。これに伴い、ピークパワーに対する特性のマージンが狭くなるため、記録信号品質がより劣化し易くなる。
そこで、本発明では、ピークパワーの低い低線速対応ドライヴで記録が可能で、且つ高線速対応ドライヴでも記録が可能な相変化型光記録媒体に対して、高速でランダムにアクセスし記録できるＣＡＶ対応のドライブにより記録するための記録方法の提供を目的とする。
また、本発明では、低いピークパワー範囲で低線速記録が可能で且つ高いピークパワー範囲で高線速記録が可能な相変化型光記録媒体に対して、媒体の内周部から外周部に亘って線速が低線速から高線速まで連続的に変化するＣＡＶ記録を行うのに適した記録方法の提供を目的とする。中でも、書き換え型ＤＶＤ媒体であって、最高線速がＤＶＤの４倍速であり、且つ１倍速〜２．４倍速で記録するドライブとの下位互換が可能な光記録媒体に対して有効な記録方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）〜６）の発明（以下、本発明１〜６という）によって解決される。
１） 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする光記録方法。
２） 線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする１）記載の光記録方法。
３） 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ何れかを線速に依らずウインドウ幅Ｔｗに対し一定の係数で決まる時間で制御して記録することを特徴とする光記録方法。
４） 最高線速から最低線速までの範囲で記録する場合の最後部のバイアスパワー印加終了時間を、線速が遅くなるに従い、０からウインドウ幅Ｔｗの範囲内で変化させることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の光記録方法。
５） 記録の対象となる光記録媒体が、記録を行うための最大ピークパワーの２０％以上に相当する消去パワーを連続的に照射することにより、最高線速で未記録状態よりも反射率が減少し、かつ最低線速では減少しない相変化型光記録媒体であることを特徴とする４）記載の光記録方法。
６） 最低線速が基準線速の１．０倍以上で、最高線速が基準線速の４倍であることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の光記録方法。
【０００８】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明１は、例えば直径１２０ｍｍの光記録媒体に対して、ユーザーデータ領域の最内周半径位置２４ｍｍから最外周半径位置５８ｍｍ付近までＣＡＶ記録を行なう場合に、パルス状の照射光において、各パルス列の内、ピークパワーを印加する時間を各記録線速に対して決まっているウインドウ幅（Ｔｗ：一定線速で記録する場合、例えばＤＶＤ１倍速において、３８．２ナノ秒がこれに相当する。）で制御する方法であって、特に先頭部のピークパワー印加開始時間をウインドウ幅に対応させて制御することで、広い線速範囲で良好な記録特性を得ることが可能となる。中でもアシンメトリーの改善に有効な記録方法である。また、最低記録線速と中間線速までの線速範囲においては、更に低いピークパワーでＣＡＶ記録が可能になる。
本発明２〜３は、内周側の低線速記録から、外周側の高線速記録まで、更に良好な記録特性を得るのに有効な記録方法である。
本発明４〜５は、下位互換性に優れた記録方法である。
本発明６は、特に好ましい記録線速範囲に関するものである。なお、ＤＶＤの基準線速は、３．４９ｍ／ｓである。
【０００９】
本発明の対象となる相変化型光記録媒体は、レーザーの波長が４００〜７８０ｎｍの範囲で記録再生可能なものである。例えばＤＶＤの場合、レーザーの波長６５０〜６６５ｎｍ、対物レンズの開口率０．６０〜０．６５として、入射光のビーム径が１μｍ以下であり、最短マーク長は０．４μｍである。
ＤＶＤの１倍速は、線速約３．５ｍ／ｓ（３．４９ｍ／ｓ）であり、クロック周波数は２６．１６ＭＨｚ（Ｔｗ：３８．２ナノ秒）になる。ＤＶＤの４倍速は、線速約１４ｍ／ｓ（１３．９６ｍ／ｓ）になり、クロック周波数は１０４．６ＭＨｚ（Ｔｗ：９．５６ナノ秒）である。
本発明において、特に最大記録線速１４ｍ／ｓに最適な光記録媒体を、直径１２０ｍｍでデータ記録開始の最内周半径位置２４ｍｍから最外周半径位置５８ｍｍ付近までをＣＡＶ記録する場合、１．６５倍速から４倍速（中間線速２．８３倍速）と、１倍速から２．４倍速の２種類のＣＡＶ記録を行う。
【００１０】
本発明の対象となる光記録媒体はこのような記録が可能な媒体であり、更に記録方法により良好な特性を得るため、発光波形を以下のようにする。
図１は、本発明で用いる記録消去のための発光波形である。照射パワーとして、ピークパワー（Ｐｐ）、消去パワー（Ｐｅ）、バイアスパワー（Ｐｂ）があり、ピークパワーを照射して記録層を加熱するための先頭部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｔｏｐ、中間部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｍｐ、後端部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｍｐと、バイアスパワーを照射するバイアスパワー（冷却パルス）印加時間があり、更に、中間部のピークパワー印加時間Ｔｍｐと、バイアスパワー印加時間の和がＴｗになっている。パルスの数はマーク長ｎＴ（ｎ＝３〜１４）に対し、（ｎ−１）又は（ｎ−２）個である。
ＣＡＶ記録に対応するため、ピークパワー印加時間を各線速に対応したウィンドウ幅Ｔｗに比例する時間と固定された時間で制御することにより、ウィンドウ幅Ｔｗに比例させて制御すると、時間を固定する場合に比べて、実際のピークパワー印加時間を線速変化に対し連続的に増加させることができ、ある途中の線速からパルス時間を不連続にすることなく記録できる。
【００１１】
従来は、１倍速〜２．４倍速の範囲で記録する場合、ピークパワー印加時間をウィンドウ幅Ｔｗに比例する時間と固定された時間の和で制御する以外に、先頭部のピークパワー印加開始時間は線速に依らず一定とし、最後部のバイアスパワーの印加終了時間を線速毎に変えて最適なマークを形成することができた。
しかし、４倍速記録と下位互換が両立できる記録媒体の場合、１．６５倍速〜４倍速の線速範囲では、この方法をそのまま適用しても、ＣＡＶ記録において良好な特性を得られなくなる。４倍速記録を基準に先頭部のピークパワー印加開始時間を決めてしまうと、低線速側で短いマークが所定のマーク長より短くなる傾向があるからである。そのため、短いマークの再生エラーが起き易くなる。
【００１２】
これに対し本発明では、図１の先頭部のピークパワー印加開始時間ｄＴｔｏｐを、ウィンドウ幅Ｔｗに比例し且つ比例部分が線速に対し連続的に変化するよう制御することにより、低線速から高線速まで良好な記録特性を得ることができる。また、この場合、低線速側は、先頭部のピークパワー印加開始時間を開始基準時間（図１のａ）より速く開始させ、高線速になるほど遅くするように連続性を持たせると良い。
同時に最後部のバイアスパワー印加終了時間を、基準位置（図１のｂ）より低線速側では遅く（バイアスパワー印加時間が長くなる）、高線速側では速く（バイアスパワー印加時間が短くなる）なるようにウィンドウ幅Ｔｗに比例する部分を連続的に変える。これは、光記録媒体にも依るが、本発明で対象とする媒体においては最適な方法になる。特に最高線速である４倍速記録では、最後部のバイアスパワー印加時間を０にするか又は限りなく０に近付け、低線速側、特に１倍速においてウィンドウ幅Ｔｗ程度の時間印加することが好ましい。これらの方法に特に有効な線速範囲は、１．６５倍速〜４倍速である。
【００１３】
ウィンドウ幅Ｔｗに比例する係数は、４倍速記録の場合の記録装置で制御可能な時間から決められる。例えば０．５ナノ秒であれば、９．５６ナノ秒×ｃ＝０．５ナノ秒から、ｃ≒１／２０（＝０．０５）となり、Ｔｗ／２０が最小制御時間になる。媒体に応じて係数ｉ（０，１，２，３，…）を決め、ｉ×Ｔｗ／２０で制御する。
一方、固定時間も同様に線速に応じて連続的にパルス時間を制御できるように記録装置で制御可能な時間から決められる。０．５ナノ秒を最小とすれば、０．５×ｊ（ｊ＝１，２，３，…）で表される時間で制御する。加熱パルス時間は、ｉ×（Ｔｗ／２０）＋０．５×ｊという時間で記録線速が変わると共に、線速に対応したＴｗが変化するため、ＣＡＶ記録が可能になる。
更に、先頭のピークパワー印加時間とその後の中間部や後端部のピークパワー印加時間とが異なるようにしても良い。即ち、Ｔｔｏｐ≠Ｔｍｐとしてもよい。Ｔｔｏｐ、Ｔｍｐは、時間幅としては、０．２×Ｔｗ〜０．８×Ｔｗの範囲が好ましい。
【００１４】
また、ｃ＝１／１６とし、ｄＴｔｏｐはｉ×（Ｔｗ／１６）とした場合、位置ａに対し遅れる側を（−）側、速く開始する側を（＋）側とすれば、４倍速は、−（３×Ｔｗ／１６）、１．６５倍速は（３×Ｔｗ／１６）、中間線速２．８３倍速は０×Ｔｗ／１６が良く、係数を比較するとこれらは線形に変化しているので、ＣＡＶ記録が可能である。
また、ｄＴｅｒａに係る最後部のバイアスパワー印加終了時間は、位置ｂに対し、速くする場合は（＋）側、遅くする場合、即ちバイアスパワー印加時間を長くする場合は（−）側とする。４倍速、２．８３倍速、１．６５倍速の順にｄＴｅｒａは＋（８Ｔｗ／１６）、＋（２Ｔｗ／１６）、＋０とする。
ｄＴｔｏｐの範囲は、−０．５〜１Ｔｗがよいが、好ましくは、−０．２５〜０．５Ｔｗがよい。
ｄＴｅｒａは、−１．０〜＋０．７Ｔｗがよいが、好ましくは、−０．５〜＋０．６Ｔｗがよい。
【００１５】
このようにして発光パルス時間を調整することで十分な記録特性が得られる。
特に、ｄＴｔｏｐを線速毎にピークパワー、消去パワー、バイアスパワーは、ディスクの盤面で、それぞれ最大２２ｍＷ、１２ｍＷ、１ｍＷである。線速が最大８．５ｍ／ｓ、最大ピークパワーが１６ｍＷの下位記録再生装置に対してのＣＡＶ記録に対しても同様である。
これらの記録方法に適し、かつ低線速から高線速まで広い範囲で記録が可能な光記録媒体の条件は、記録を行うための最大ピークパワーの２０％以上に相当する消去パワーを連続的に照射することにより、最高線速で未記録状態よりも反射率が減少し、かつ最低線速では少なくとも減少しないことである。
ピークパワーが最大２２ｍＷの場合、その５０％にあたる１１ｍＷの消去パワーを連続的に照射した後、本発明の対象となる光記録媒体は、線速が８〜１１ｍ／ｓ以上で反射率が未記録状態よりも下がる。反射率が下がり始める好ましい線速範囲は９．５〜１１ｍ／ｓである。記録線速１４ｍ／ｓでは、反射率が未記録状態よりも３０〜７０％減少する。一方、記録線速３．５ｍ／ｓでは、未記録状態と同じか或いは未記録状態よりも反射率が高くなる。これにより、低い記録線速範囲を低いピークパワーで記録でき、かつ高線速でも記録が可能になる。
【００１６】
図２に示すのは本発明の対象となる光記録媒体の基本的層構成の一例であり、基板１上に、下部保護層２、界面層７、結晶相と非晶質相の可逆的相変化をする相変化記録層３、上部保護層４、硫化防止層５、反射層６の順に積層したものである。界面層は必要に応じて設ければよく、記録層と上部保護層の間にも設けることができる。
基板材料としては、記録再生光に対し透明な、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタアクリル酸（ＰＭＭＡ）などのプラスチック、或いはガラスを用いる。
下部保護層及び上部保護層の材料としては、各種誘電体を用いることができ、例えば、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化物；Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物；ＺｎＳ、ＴａＳ４等の硫化物；ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられる。
これらの材料は、単体だけでなく混合物として用いることもできる。中でも、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物が相変化型光記録媒体で一般的に用いられており、その混合比は８０：２０（モル比）が良い。
【００１７】
下部保護層は、熱伝導率が低く、比熱が小さく、オーバーライトにより結晶化せず、加熱と急冷の多数回の履歴によるクラックの発生、元素の拡散などがないものが良い。ＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０）はこれらの条件を満たしており、上部保護層にも好ましく用いられる。
Ｙ２Ｏ３を３〜６モル％含むＺｒＯ２も、屈折率がＺｎＳ・ＳｉＯ２とほぼ同じかそれよりも大きいので好ましい。ＺｒＯ２単体では高温環境下に放置された場合、記録マークが結晶化により劣化し易い。
ＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（３モル％）とＴｉＯ２との混合物も好ましい。混合比は２０：８０（モル％）が良いが、ＴｉＯ２量は多くても７０モル％とする。ＴｉＯ２のみの場合には、酸化物の膜としての安定性が良くなく、記録膜の構成元素と反応し易い。
酸化物としてはＡｌ２Ｏ３も良い。
【００１８】
界面層は、記録マーク端部の結晶成長を助けて消去比を高めオーバーライト特性を良くするために設けられる。その膜厚は、１〜５ｎｍの範囲であれば効果を保ち且つ保存信頼性の劣化もかなり抑制されることが分った。
下部保護層の膜厚は、４０〜２５０ｎｍの範囲とし、４５〜８０ｎｍが好ましい。４０ｎｍより薄くなると、耐環境保護機能の低下、放熱効果の低下を招き、繰り返しオーバーライト特性の劣化が大きくなる。２５０ｎｍより厚くなると、スパッタ法等による製膜過程において、膜温度の上昇により膜剥離やクラックが生じる。
上部保護層の膜厚は、５〜５０ｎｍの範囲とし、８〜２０ｎｍが好ましい。５ｎｍより薄いと記録感度が低下する。５０ｎｍより厚くなると、温度上昇による変形、放熱性の低下により繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００１９】
反射層には、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉなどの金属材料又はそれらの合金が用いられるが、中でも熱伝導率が高いＡｇ又はＡｇ合金が好ましい。
しかし、Ａｇ又はＡｇ合金を用いる場合には、上部保護層中に含まれる硫黄によるＡｇの腐食を防止するため、反射層と上部保護層の間に硫化防止層を設ける必要がある。硫化防止層の材料については、これまでの検討の結果、Ｓｉ、ＳｉＣが好ましいことが分った。ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＴｉＯｘも適している。
ＳｉＣは、膜厚を３ｎｍ位に薄くしてもその効果が高いが、少なくとも２ｎｍは必要であり、上限は１０ｎｍである。これ以上厚くすると、反射層との距離が離れるため、放熱効率が下がってしまうし、吸収係数が高いために反射率が低下してしまう。
反射層の膜厚は、５０〜２５０ｎｍが良い。膜厚が厚くなり過ぎると放熱性は向上するが、薄膜を作製する間に媒体の温度上昇により基板の変形が起きてしまう。薄すぎると放熱性が悪くなり記録特性が劣化する。
【００２０】
相変化記録層には、これまでＳｂ７０Ｔｅ３０付近の共晶組成を基本とし、Ａｇ、Ｉｎ、更にはＧｅを添加したＡｇＩｎＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ系が高線速かつ高密度記録に適した材料系であるため用いられてきた。ＳｂのＴｅに対する比率が大きくなるほど結晶化速度が速くなり、また、Ｓｂ量が８０原子％を超えると結晶化速度は速くなるものの、保存性が極端に悪くなり、しかも非晶質相を形成し難くなる。従って、高線速記録に対応するための好ましい量は６５〜８０原子％の範囲である。一方、Ｔｅは、１５〜２５原子％が良い。
Ｇｅは記録したマークの高温環境下での保存性を向上させるのに必須の元素である。ＧｅとＴｅの結合エネルギーが大きく、しかもＧｅ添加量が増加する程、結晶化温度が高くなるため保存性が良くなると考えられる。しかし、あまり多く入れると結晶化温度が更に高くなり、結晶化速度が遅くなるのでＧｅの添加量は５原子％以下がよい。
【００２１】
Ａｇは記録したマークを安定化させるが、結晶化温度を高くする作用はあまりない。しかし、多く入れ過ぎると、結晶化速度を下げてしまうため、あまり多く入れることはできない。従って、Ａｇの添加量は３原子％以下が良い。
Ｉｎは、結晶化速度を上げると共に、結晶化温度を上げるので保存性も向上させるが、多く入れると偏析し易く、繰り返しオーバーライト特性の劣化と再生光パワーに対する劣化が起きるので、その添加量は５原子％以下が良い。
Ｉｎ以外に結晶化速度を速くするものとしてＧａ、Ｍｎがある。Ｇａは同量のＩｎに比べ、結晶化速度をより速くするが、結晶化温度もより高くなるため、５原子％以下の範囲で添加するのが良い。Ｍｎは多くても５原子％添加すれば充分である。更に、Ｇａを添加し結晶化速度と保存性を向上させる系も有効である。
相変化記録層の膜厚は、１０〜２０ｎｍがよく、１０ｎｍより薄いと結晶相と非晶質相の反射率差が小さくなり、２０ｎｍより厚いと記録感度、繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００２２】
以上のことから、本発明の対象となる相変化型光記録媒体の各層の好ましい膜厚は、界面層２〜４ｎｍ、相変化記録層１１〜１３ｎｍ、上部保護層１０〜１５ｎｍ、硫化防止層３〜５ｎｍ、Ａｇ反射層１２０〜１６０ｎｍである。この場合に、下部保護層の膜厚は、４０〜８０ｎｍの範囲が良く、５５ｎｍ付近で反射率が最も低くなり、この膜厚に対し、±５ｎｍの範囲で特に特性が良い。
基板は、マークが書き込まれる溝部と溝部のピッチ０．７４μｍ、溝深さ１５〜４５ｎｍ、溝幅０．２〜０．３μｍとする。溝は、約８２０ｋＨｚの周期を持つ蛇行状の溝とする。アドレス部は、蛇行溝の周波数の位相を変調させ、この位相変化部分を検出し、２値化信号に変換してアドレス（番地）を読み取る。この蛇行部の振幅は、５〜２０ｎｍである。記録線密度は、０．２６７μｍ／ｂｉｔで、（８−１６）変調方式で記録する。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
相変化型光記録媒体を以下のようにして作製した。
溝にマークを記録するための溝ピッチ０．７４μｍ、溝幅０．２５μｍ、溝深さ２５ｎｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート製基板を用い、この上にスパッタリング方式により各層を積層した。
まず、ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル％）のターゲットを使用し、膜厚５４ｎｍの下部保護層を設けた。
次に、Ｇｅ：Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ＝３．８：０．３：３．５：７２：２０．４という組成のターゲットを使用し、膜厚１２ｎｍの相変化記録層を設けた。
次に、ＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（３モル％）・ＴｉＯ２（２０モル％）複合酸化物ターゲットを使用し、膜厚３ｎｍの界面層を設けた。
次に、ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル％）のターゲットを使用し、膜厚１１ｎｍの上部保護層を設けた。
次に、膜厚４ｎｍのＳｉＣ層（硫化防止層）と膜厚１４０ｎｍのＡｇ反射層を設けた後、耐環境性を向上させるために、大日本インキ製ＳＤ３１８紫外線硬化樹脂を５μｍの厚さで塗布後、硬化し、耐環境保護膜とした。
最後に、膜を設けていない上記と同一のもう一枚の基板を、厚さ４０μｍの紫外線硬化樹脂（アクリル製、日本化薬 ＤＶＤ００３）を用いて貼合わせ、相変化型光記録媒体を得た。
その後、波長８１０ｎｍの大口径ＬＤ（ビーム径；トラック方向１μｍ×半径方向７５μｍ）を用い、線速１０ｍ／ｓ、パワー１３００ｍＷ、ヘッドの送り速度３６μｍ／回転で記録層を結晶化（初期化）させた。
【００２５】
この光記録媒体を、上記記録ヘッドで、線速を変えながらＤＣ光１１ｍＷを照射していったところ、線速１０ｍ／ｓ付近から反射率が減少し始めた。
記録再生は波長６６２ｎｍ、対物レンズＮＡ０．６５のピックアップヘッドを用いて、最高線速１４ｍ／ｓで記録密度が０．２６７μｍ／ｂｉｔとなるように記録した。ピークパワーは最大２１ｍＷ、バイアスパワーは５ｍＷ、消去パワーはピークパワーの３０％になるようにして記録した。各マーク長のパルスの数は（ｎ−１）個；ｎ＝３〜１４である。
１４ｍ／ｓ（４倍速）から５．８ｍ／ｓ（１．６５倍速）の線速範囲でＣＡＶ記録する場合の記録条件を表１に示す。表１に示されているパラメータは基本的に図１の記号と同じであるが、図１にない記号との関係については、Ｔｔｏｐ≡ＯＰ１、Ｔｍｐ≡（ＯＰｊ、ＯＰｍ）、ε＝Ｐｅ／Ｐｐである。
表１のように、パルス時間を決めて、パルスの開始時間、終了時間をｄＴｔｏｐ、ｄＴｅｒａにより制御することで、良好な特性が得られる。特に、先頭パルスの開始時間（パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間）を調整し、しかも、記録データ領域の内周部の最低線速から最外周部の最高線速の範囲で、線形に変化させることにより、従来のようにここを一定にしていた場合に比べてＣＡＶ記録の特性が向上した。中でも、再生信号に影響を及ぼす最短マーク（非晶質相）の反射信号とマーク間（結晶相）の反射率の差の半分の反射率と、最長マークの反射率と最長マークのマーク間の反射率の差の半分の反射率が同じになるようにすることが好ましく、これをアシンメトリーという信号特性の項目で評価している。このｄＴｔｏｐの制御はアシンメトリーをどの線速でもゼロから５％になるようにすることが有効であり、他の特性が良い場合でもこの特性は再生信号エラーに大きな影響を及ぼす。本実施例では図３に示すように線速に依らずアシンメトリーがほぼゼロ近傍になっている。
【表１】
【００２６】
比較例１
比較としてｄＴｔｏｐを４倍速の条件で固定し、２．８３倍速、１．６５倍速で記録した結果を図４に示す。
図４から分るように、ｄＴｏｐを変えずに記録速度を変えると、低線速側でアシンメトリーが−５％（−０．０５）より小さくなる。従って、再生時にデータエラー率が高くなり易い。
【００２７】
実施例２
実施例１と同じ光記録媒体を用い、記録条件を表２に示す条件に変えた点以外は実施例１と同様にして記録再生を行った。最高線速２．４０倍速（８．４ｍ／ｓ）、最低線速１．０倍速（３．５ｍ／ｓ）、中間線速１．７倍速（６ｍ／ｓ）である。
ピークパワー１５ｍＷにおける記録特性の内、ジッター、アシンメトリーを評価した結果、図５に示すように、線速に対し殆ど依存性がなく良好な特性が得られた。上記線速範囲において、先頭パルスの開始時間（パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間）は、線速に依らずウィンドウ幅Ｔｗに対し一定の係数とした。ジッターはダイレクトオーバーライト（ＤＯＷ）１０回目の結果である。
【表２】
【００２８】
実施例３〜５
実施例１と同じ光記録媒体を用い、ＤＣ光を盤面１１ｍＷの消去パワーで照射しながら、線速を３．５ｍ／ｓから最大１４ｍ／ｓまで０．５ｍ／ｓ刻みで変えていったところ、反射率が減少し始める線速は、１０．５ｍ／ｓ付近であった（表３の実施例４参照）。
次に、記録層の材料を、Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ：Ｇｅ＝０．５：５：６８：２４．５：２（実施例３）、Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ：Ｇｅ＝０．３：４：７３：１９．７：３（実施例５）の組成のものに変えた点以外は、実施例１と同様にして光記録媒体を作製し、実施例４と同様にして測定を行ったところ、反射率はそれぞれ８．５ｍ／ｓ、１１．５ｍ／ｓ付近から下がり始めた。
各媒体に対し、２．４倍速ではピークパワー１５ｍＷ、４倍速では１９ｍＷで記録し、ＤＯＷ１回目のジッターを測定した結果、共に９％以下になったのは実施例４のみであった。
本実施例で使用した評価装置のピークパワーは最大で２１ｍＷであり、その約５０％の消去パワーを用いた。特に、２．４倍速を１５ｍＷ以下で記録した特性と、４倍速の記録特性が共に良好な線速は、反射率低下が１０〜１１ｍ／ｓ付近である。
【表３】
【００２９】
実施例６
実施例１と同じ光記録媒体を用い、記録条件として、表１の４倍速記録条件の内、ｄＴｅｒａを変化させた点以外は実施例１と同様にして記録再生を行った場合の、ＤＯＷ１回目のジッターに関する最後部のバイアスパワー印加終了時間（ｄＴｅｒａ）依存性を示す。ｄＴｅｒａは、図１の位置ｂに対して、最後部のバイアスパワー印加終了時間が位置ｂより速く終わる場合を（＋）側、遅くなる側を（−）側とした。図６にその結果を示す。図６の横軸はｄＴｅｒａ＝ｋ×（Ｔｗ／１６）であり、横軸の目盛りはｋの値である。
図６から分るように、バイアスパワー印加時間が８Ｔｗ／１６の条件に近いほど、即ちバイアスパワー印加時間がゼロに近いほど、ジッター９％以下の良好な特性が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
低いピークパワー範囲で低線速記録可能で且つ高いピークパワー範囲で高線速記録可能な相変化型光記録媒体に対して、媒体の内周部から外周部に亘って線速が低線速から高線速まで連続的に変化するＣＡＶ記録を行うのに適した記録方法を提供できる。中でも、書き換え型ＤＶＤ媒体であって、最高線速がＤＶＤの４倍速であり、かつ１倍速〜２．４倍速で記録するドライブとの下位互換が可能な光記録媒体に対して有効な記録方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる記録消去のための発光波形を説明する図。
【図２】本発明の対象となる光記録媒体の基本的層構成の一例を示す図。
【図３】実施例１におけるピークパワーとアシンメトリーとの関係を示す図。
【図４】比較例１におけるピークパワーとアシンメトリーとの関係を示す図。
【図５】実施例２における線速とジッター及びアシンメトリーとの関係を示す図。
【図６】実施例６におけるＤＯＷ１回目のジッターの、最後部のバイアスパワー印加時間（ｄＴｅ）依存性を示す図。
【符号の説明】
Ｔ 基本クロック周期
Ｐｐ ピークパワー
Ｐｅ 消去パワー
Ｐｂ バイアスパワー
Ｔｔｏｐ 先頭部のピークパワー印加時間
Ｔｍｐ 中間部、後端部のピークパワー印加時間
ｄＴｔｏｐ 先頭部のピークパワー印加開始時間
ｄＴｅｒａ 最後部のバイアスパワー印加終了時間
ａ 開始基準時間
ｂ 基準位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化型光記録媒体、特に書き換え型ＤＶＤ媒体の記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
大容量の画像データを扱うようになり、益々大容量の記録媒体が要求されている。また、これら大容量のデータを高速に記録再生することも要求されている。相変化型光記録媒体は、ＣＤ、ＤＶＤの書き換え型記録媒体に用いられており、大容量で高速記録が可能であること、及びＲＯＭとの互換が高いことから普及してきた。特にＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒの高速化が著しく、相変化型光記録媒体も一層の高速化が要求されている。そして、高線速に対応したディスクは、低線速ディスクに対応している低速ドライブでも記録できることが望ましく、ＣＤ−Ｒは、これが可能であり、広い線速をカバーできている。
一方、高線速で記録するためには、より高いピークパワーが出せる高出力レーザーが必要になる。しかし、低速ドライブに搭載されているレーザー光の出力は高速対応ドライブの出力より低いのが普通であり、高線速対応ディスクを低線速且つより低いパワーで記録することは相変化型光記録媒体では難しい。
【０００３】
相変化型光記録媒体の場合、高線速記録が可能になるように媒体構成を最適化するが、そうすると低い線速で記録する場合も、高い線速で記録する場合と同様に最適なピークパワーがより高くなる。高い記録線速に対応した記録媒体をより低パワーで記録するためには感度を向上させる必要があるが、そのための一つの方法として、媒体の反射率を下げる方法がある。しかし、ＤＶＤの場合には、ＤＶＤ−ＲＯＭとの互換を確保する必要があるために、反射率を必要以上に下げることはできない。書き換え可能型ＤＶＤにおいては、ここ数年間で商品化されている線速は２．４倍速が最高であり、これより速い線速で記録でき、しかも従来の低線速ドライブで記録できる下位互換可能な相変化型光記録媒体はない。
これらの要求を満たすためには、低いパワーで記録でき、しかも、ピークパワーのマージンが広い相変化型光記録媒体用の記録材料、媒体構成、最適記録方法を見出すことが必要である。そのような記録方法として、従来の記録マークを形成する方法において、パルスの最後部のバイアスパワー印加終了時間を記録線速に関係なく無くしてしまう特許文献１記載の方法がある。しかし、この方法では、広い線速に対応し且つ良好な記録特性を得ることは難しい。
【０００４】
また、記録線速に応じてピークパワー印加時間を変え、パルスの最後部のバイアスパワー印加終了時間を設けるという特許文献２記載の方法がある。
更に、この方法を基にした、記録半径位置の内周から外周に向かって記録線速が連続的に変化するＣＡＶ方式に対応した記録方法として特許文献３記載の方法がある。しかし、この方法では、先頭部のピークパワー印加開始時間を、線速の変化に応じてウインドウ幅に一定の比例定数を乗じた時間で制御しているものの、パルス列最後部のバイアスパワー印加終了時間に制限があって、高線速記録の特性が十分得られない場合がある。
上記の他に、最高線速２．４倍速対応ドライブと記録再生互換性があり、かつ最高線速４倍速で記録可能な媒体に対するＣＡＶ記録に対応可能な記録方法に関するものとして、特願２００２−２６１２８１号（本出願人の先願）がある。
しかし、この発明では、先頭部のピークパワー印加開始時間の制御が十分でなく、記録特性の項目によっては良好な特性が得られない場合がある。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２９４１７０３号公報
【特許文献２】
特開２００１−０６０３１９号公報
【特許文献３】
特開平２０００−１４９２６２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
相変化型光記録媒体は、高線速記録に適した媒体にするために媒体構成、記録材料を最適化すると、低線速から高線速まで記録可能にするためには照射するパルス状の光のパルス時間制御だけでは、広い線速範囲で良好な特性を得ることが難しい。しかし、媒体を使用する側にとっては、同一媒体で広い線速をカバーしていれば、線速毎に媒体を使い分ける必要がないので都合がよい。そのための方法としては、より高いピークパワーを照射し、記録方法を最適化すれば一応記録は可能になる。
しかし、従来の方法では、所定の長さのマークを記録する際に、照射パルス列の先頭部のピークパワー印加開始時間を、記録線速毎に精度よく制御しないと、記録特性であるアシンメトリーが適性な範囲に入り難くなり、記録データを正しく再生できず、データエラーになってしまう。これに伴い、ピークパワーに対する特性のマージンが狭くなるため、記録信号品質がより劣化し易くなる。
そこで、本発明では、ピークパワーの低い低線速対応ドライヴで記録が可能で、且つ高線速対応ドライヴでも記録が可能な相変化型光記録媒体に対して、高速でランダムにアクセスし記録できるＣＡＶ対応のドライブにより記録するための記録方法の提供を目的とする。
また、本発明では、低いピークパワー範囲で低線速記録が可能で且つ高いピークパワー範囲で高線速記録が可能な相変化型光記録媒体に対して、媒体の内周部から外周部に亘って線速が低線速から高線速まで連続的に変化するＣＡＶ記録を行うのに適した記録方法の提供を目的とする。中でも、書き換え型ＤＶＤ媒体であって、最高線速がＤＶＤの４倍速であり、且つ１倍速〜２．４倍速で記録するドライブとの下位互換が可能な光記録媒体に対して有効な記録方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）〜６）の発明（以下、本発明１〜６という）によって解決される。
１） 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする光記録方法。
２） 線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする１）記載の光記録方法。
３） 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ何れかを線速に依らずウインドウ幅Ｔｗに対し一定の係数で決まる時間で制御して記録することを特徴とする光記録方法。
４） 最高線速から最低線速までの範囲で記録する場合の最後部のバイアスパワー印加終了時間を、線速が遅くなるに従い、０からウインドウ幅Ｔｗの範囲内で変化させることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の光記録方法。
５） 記録の対象となる光記録媒体が、記録を行うための最大ピークパワーの２０％以上に相当する消去パワーを連続的に照射することにより、最高線速で未記録状態よりも反射率が減少し、かつ最低線速では減少しない相変化型光記録媒体であることを特徴とする４）記載の光記録方法。
６） 最低線速が基準線速の１．０倍以上で、最高線速が基準線速の４倍であることを特徴とする１）〜５）の何れかに記載の光記録方法。
【０００８】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明１は、例えば直径１２０ｍｍの光記録媒体に対して、ユーザーデータ領域の最内周半径位置２４ｍｍから最外周半径位置５８ｍｍ付近までＣＡＶ記録を行なう場合に、パルス状の照射光において、各パルス列の内、ピークパワーを印加する時間を各記録線速に対して決まっているウインドウ幅（Ｔｗ：一定線速で記録する場合、例えばＤＶＤ１倍速において、３８．２ナノ秒がこれに相当する。）で制御する方法であって、特に先頭部のピークパワー印加開始時間をウインドウ幅に対応させて制御することで、広い線速範囲で良好な記録特性を得ることが可能となる。中でもアシンメトリーの改善に有効な記録方法である。また、最低記録線速と中間線速までの線速範囲においては、更に低いピークパワーでＣＡＶ記録が可能になる。
本発明２〜３は、内周側の低線速記録から、外周側の高線速記録まで、更に良好な記録特性を得るのに有効な記録方法である。
本発明４〜５は、下位互換性に優れた記録方法である。
本発明６は、特に好ましい記録線速範囲に関するものである。なお、ＤＶＤの基準線速は、３．４９ｍ／ｓである。
【０００９】
本発明の対象となる相変化型光記録媒体は、レーザーの波長が４００〜７８０ｎｍの範囲で記録再生可能なものである。例えばＤＶＤの場合、レーザーの波長６５０〜６６５ｎｍ、対物レンズの開口率０．６０〜０．６５として、入射光のビーム径が１μｍ以下であり、最短マーク長は０．４μｍである。
ＤＶＤの１倍速は、線速約３．５ｍ／ｓ（３．４９ｍ／ｓ）であり、クロック周波数は２６．１６ＭＨｚ（Ｔｗ：３８．２ナノ秒）になる。ＤＶＤの４倍速は、線速約１４ｍ／ｓ（１３．９６ｍ／ｓ）になり、クロック周波数は１０４．６ＭＨｚ（Ｔｗ：９．５６ナノ秒）である。
本発明において、特に最大記録線速１４ｍ／ｓに最適な光記録媒体を、直径１２０ｍｍでデータ記録開始の最内周半径位置２４ｍｍから最外周半径位置５８ｍｍ付近までをＣＡＶ記録する場合、１．６５倍速から４倍速（中間線速２．８３倍速）と、１倍速から２．４倍速の２種類のＣＡＶ記録を行う。
【００１０】
本発明の対象となる光記録媒体はこのような記録が可能な媒体であり、更に記録方法により良好な特性を得るため、発光波形を以下のようにする。
図１は、本発明で用いる記録消去のための発光波形である。照射パワーとして、ピークパワー（Ｐｐ）、消去パワー（Ｐｅ）、バイアスパワー（Ｐｂ）があり、ピークパワーを照射して記録層を加熱するための先頭部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｔｏｐ、中間部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｍｐ、後端部のピークパワー（加熱パルス）印加時間Ｔｍｐと、バイアスパワーを照射するバイアスパワー（冷却パルス）印加時間があり、更に、中間部のピークパワー印加時間Ｔｍｐと、バイアスパワー印加時間の和がＴｗになっている。パルスの数はマーク長ｎＴ（ｎ＝３〜１４）に対し、（ｎ−１）又は（ｎ−２）個である。
ＣＡＶ記録に対応するため、ピークパワー印加時間を各線速に対応したウィンドウ幅Ｔｗに比例する時間と固定された時間で制御することにより、ウィンドウ幅Ｔｗに比例させて制御すると、時間を固定する場合に比べて、実際のピークパワー印加時間を線速変化に対し連続的に増加させることができ、ある途中の線速からパルス時間を不連続にすることなく記録できる。
【００１１】
従来は、１倍速〜２．４倍速の範囲で記録する場合、ピークパワー印加時間をウィンドウ幅Ｔｗに比例する時間と固定された時間の和で制御する以外に、先頭部のピークパワー印加開始時間は線速に依らず一定とし、最後部のバイアスパワーの印加終了時間を線速毎に変えて最適なマークを形成することができた。
しかし、４倍速記録と下位互換が両立できる記録媒体の場合、１．６５倍速〜４倍速の線速範囲では、この方法をそのまま適用しても、ＣＡＶ記録において良好な特性を得られなくなる。４倍速記録を基準に先頭部のピークパワー印加開始時間を決めてしまうと、低線速側で短いマークが所定のマーク長より短くなる傾向があるからである。そのため、短いマークの再生エラーが起き易くなる。
【００１２】
これに対し本発明では、図１の先頭部のピークパワー印加開始時間ｄＴｔｏｐを、ウィンドウ幅Ｔｗに比例し且つ比例部分が線速に対し連続的に変化するよう制御することにより、低線速から高線速まで良好な記録特性を得ることができる。また、この場合、低線速側は、先頭部のピークパワー印加開始時間を開始基準時間（図１のａ）より速く開始させ、高線速になるほど遅くするように連続性を持たせると良い。
同時に最後部のバイアスパワー印加終了時間を、基準位置（図１のｂ）より低線速側では遅く（バイアスパワー印加時間が長くなる）、高線速側では速く（バイアスパワー印加時間が短くなる）なるようにウィンドウ幅Ｔｗに比例する部分を連続的に変える。これは、光記録媒体にも依るが、本発明で対象とする媒体においては最適な方法になる。特に最高線速である４倍速記録では、最後部のバイアスパワー印加時間を０にするか又は限りなく０に近付け、低線速側、特に１倍速においてウィンドウ幅Ｔｗ程度の時間印加することが好ましい。これらの方法に特に有効な線速範囲は、１．６５倍速〜４倍速である。
【００１３】
ウィンドウ幅Ｔｗに比例する係数は、４倍速記録の場合の記録装置で制御可能な時間から決められる。例えば０．５ナノ秒であれば、９．５６ナノ秒×ｃ＝０．５ナノ秒から、ｃ≒１／２０（＝０．０５）となり、Ｔｗ／２０が最小制御時間になる。媒体に応じて係数ｉ（０，１，２，３，…）を決め、ｉ×Ｔｗ／２０で制御する。
一方、固定時間も同様に線速に応じて連続的にパルス時間を制御できるように記録装置で制御可能な時間から決められる。０．５ナノ秒を最小とすれば、０．５×ｊ（ｊ＝１，２，３，…）で表される時間で制御する。加熱パルス時間は、ｉ×（Ｔｗ／２０）＋０．５×ｊという時間で記録線速が変わると共に、線速に対応したＴｗが変化するため、ＣＡＶ記録が可能になる。
更に、先頭のピークパワー印加時間とその後の中間部や後端部のピークパワー印加時間とが異なるようにしても良い。即ち、Ｔｔｏｐ≠Ｔｍｐとしてもよい。Ｔｔｏｐ、Ｔｍｐは、時間幅としては、０．２×Ｔｗ〜０．８×Ｔｗの範囲が好ましい。
【００１４】
また、ｃ＝１／１６とし、ｄＴｔｏｐはｉ×（Ｔｗ／１６）とした場合、位置ａに対し遅れる側を（−）側、速く開始する側を（＋）側とすれば、４倍速は、−（３×Ｔｗ／１６）、１．６５倍速は（３×Ｔｗ／１６）、中間線速２．８３倍速は０×Ｔｗ／１６が良く、係数を比較するとこれらは線形に変化しているので、ＣＡＶ記録が可能である。
また、ｄＴｅｒａに係る最後部のバイアスパワー印加終了時間は、位置ｂに対し、速くする場合は（＋）側、遅くする場合、即ちバイアスパワー印加時間を長くする場合は（−）側とする。４倍速、２．８３倍速、１．６５倍速の順にｄＴｅｒａは＋（８Ｔｗ／１６）、＋（２Ｔｗ／１６）、＋０とする。
ｄＴｔｏｐの範囲は、−０．５〜１Ｔｗがよいが、好ましくは、−０．２５〜０．５Ｔｗがよい。
ｄＴｅｒａは、−１．０〜＋０．７Ｔｗがよいが、好ましくは、−０．５〜＋０．６Ｔｗがよい。
【００１５】
このようにして発光パルス時間を調整することで十分な記録特性が得られる。
特に、ｄＴｔｏｐを線速毎にピークパワー、消去パワー、バイアスパワーは、ディスクの盤面で、それぞれ最大２２ｍＷ、１２ｍＷ、１ｍＷである。線速が最大８．５ｍ／ｓ、最大ピークパワーが１６ｍＷの下位記録再生装置に対してのＣＡＶ記録に対しても同様である。
これらの記録方法に適し、かつ低線速から高線速まで広い範囲で記録が可能な光記録媒体の条件は、記録を行うための最大ピークパワーの２０％以上に相当する消去パワーを連続的に照射することにより、最高線速で未記録状態よりも反射率が減少し、かつ最低線速では少なくとも減少しないことである。
ピークパワーが最大２２ｍＷの場合、その５０％にあたる１１ｍＷの消去パワーを連続的に照射した後、本発明の対象となる光記録媒体は、線速が８〜１１ｍ／ｓ以上で反射率が未記録状態よりも下がる。反射率が下がり始める好ましい線速範囲は９．５〜１１ｍ／ｓである。記録線速１４ｍ／ｓでは、反射率が未記録状態よりも３０〜７０％減少する。一方、記録線速３．５ｍ／ｓでは、未記録状態と同じか或いは未記録状態よりも反射率が高くなる。これにより、低い記録線速範囲を低いピークパワーで記録でき、かつ高線速でも記録が可能になる。
【００１６】
図２に示すのは本発明の対象となる光記録媒体の基本的層構成の一例であり、基板１上に、下部保護層２、界面層７、結晶相と非晶質相の可逆的相変化をする相変化記録層３、上部保護層４、硫化防止層５、反射層６の順に積層したものである。界面層は必要に応じて設ければよく、記録層と上部保護層の間にも設けることができる。
基板材料としては、記録再生光に対し透明な、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタアクリル酸（ＰＭＭＡ）などのプラスチック、或いはガラスを用いる。
下部保護層及び上部保護層の材料としては、各種誘電体を用いることができ、例えば、ＳｉＯｘ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、Ｔａ２Ｏ５等の金属酸化物；Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物；ＺｎＳ、ＴａＳ４等の硫化物；ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物が挙げられる。
これらの材料は、単体だけでなく混合物として用いることもできる。中でも、ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物が相変化型光記録媒体で一般的に用いられており、その混合比は８０：２０（モル比）が良い。
【００１７】
下部保護層は、熱伝導率が低く、比熱が小さく、オーバーライトにより結晶化せず、加熱と急冷の多数回の履歴によるクラックの発生、元素の拡散などがないものが良い。ＺｎＳ・ＳｉＯ２（８０：２０）はこれらの条件を満たしており、上部保護層にも好ましく用いられる。
Ｙ２Ｏ３を３〜６モル％含むＺｒＯ２も、屈折率がＺｎＳ・ＳｉＯ２とほぼ同じかそれよりも大きいので好ましい。ＺｒＯ２単体では高温環境下に放置された場合、記録マークが結晶化により劣化し易い。
ＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（３モル％）とＴｉＯ２との混合物も好ましい。混合比は２０：８０（モル％）が良いが、ＴｉＯ２量は多くても７０モル％とする。ＴｉＯ２のみの場合には、酸化物の膜としての安定性が良くなく、記録膜の構成元素と反応し易い。
酸化物としてはＡｌ２Ｏ３も良い。
【００１８】
界面層は、記録マーク端部の結晶成長を助けて消去比を高めオーバーライト特性を良くするために設けられる。その膜厚は、１〜５ｎｍの範囲であれば効果を保ち且つ保存信頼性の劣化もかなり抑制されることが分った。
下部保護層の膜厚は、４０〜２５０ｎｍの範囲とし、４５〜８０ｎｍが好ましい。４０ｎｍより薄くなると、耐環境保護機能の低下、放熱効果の低下を招き、繰り返しオーバーライト特性の劣化が大きくなる。２５０ｎｍより厚くなると、スパッタ法等による製膜過程において、膜温度の上昇により膜剥離やクラックが生じる。
上部保護層の膜厚は、５〜５０ｎｍの範囲とし、８〜２０ｎｍが好ましい。５ｎｍより薄いと記録感度が低下する。５０ｎｍより厚くなると、温度上昇による変形、放熱性の低下により繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００１９】
反射層には、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｔｉなどの金属材料又はそれらの合金が用いられるが、中でも熱伝導率が高いＡｇ又はＡｇ合金が好ましい。
しかし、Ａｇ又はＡｇ合金を用いる場合には、上部保護層中に含まれる硫黄によるＡｇの腐食を防止するため、反射層と上部保護層の間に硫化防止層を設ける必要がある。硫化防止層の材料については、これまでの検討の結果、Ｓｉ、ＳｉＣが好ましいことが分った。ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ＴｉＯｘも適している。
ＳｉＣは、膜厚を３ｎｍ位に薄くしてもその効果が高いが、少なくとも２ｎｍは必要であり、上限は１０ｎｍである。これ以上厚くすると、反射層との距離が離れるため、放熱効率が下がってしまうし、吸収係数が高いために反射率が低下してしまう。
反射層の膜厚は、５０〜２５０ｎｍが良い。膜厚が厚くなり過ぎると放熱性は向上するが、薄膜を作製する間に媒体の温度上昇により基板の変形が起きてしまう。薄すぎると放熱性が悪くなり記録特性が劣化する。
【００２０】
相変化記録層には、これまでＳｂ７０Ｔｅ３０付近の共晶組成を基本とし、Ａｇ、Ｉｎ、更にはＧｅを添加したＡｇＩｎＳｂＴｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ系が高線速かつ高密度記録に適した材料系であるため用いられてきた。ＳｂのＴｅに対する比率が大きくなるほど結晶化速度が速くなり、また、Ｓｂ量が８０原子％を超えると結晶化速度は速くなるものの、保存性が極端に悪くなり、しかも非晶質相を形成し難くなる。従って、高線速記録に対応するための好ましい量は６５〜８０原子％の範囲である。一方、Ｔｅは、１５〜２５原子％が良い。
Ｇｅは記録したマークの高温環境下での保存性を向上させるのに必須の元素である。ＧｅとＴｅの結合エネルギーが大きく、しかもＧｅ添加量が増加する程、結晶化温度が高くなるため保存性が良くなると考えられる。しかし、あまり多く入れると結晶化温度が更に高くなり、結晶化速度が遅くなるのでＧｅの添加量は５原子％以下がよい。
【００２１】
Ａｇは記録したマークを安定化させるが、結晶化温度を高くする作用はあまりない。しかし、多く入れ過ぎると、結晶化速度を下げてしまうため、あまり多く入れることはできない。従って、Ａｇの添加量は３原子％以下が良い。
Ｉｎは、結晶化速度を上げると共に、結晶化温度を上げるので保存性も向上させるが、多く入れると偏析し易く、繰り返しオーバーライト特性の劣化と再生光パワーに対する劣化が起きるので、その添加量は５原子％以下が良い。
Ｉｎ以外に結晶化速度を速くするものとしてＧａ、Ｍｎがある。Ｇａは同量のＩｎに比べ、結晶化速度をより速くするが、結晶化温度もより高くなるため、５原子％以下の範囲で添加するのが良い。Ｍｎは多くても５原子％添加すれば充分である。更に、Ｇａを添加し結晶化速度と保存性を向上させる系も有効である。
相変化記録層の膜厚は、１０〜２０ｎｍがよく、１０ｎｍより薄いと結晶相と非晶質相の反射率差が小さくなり、２０ｎｍより厚いと記録感度、繰り返しオーバーライト特性が悪くなる。
【００２２】
以上のことから、本発明の対象となる相変化型光記録媒体の各層の好ましい膜厚は、界面層２〜４ｎｍ、相変化記録層１１〜１３ｎｍ、上部保護層１０〜１５ｎｍ、硫化防止層３〜５ｎｍ、Ａｇ反射層１２０〜１６０ｎｍである。この場合に、下部保護層の膜厚は、４０〜８０ｎｍの範囲が良く、５５ｎｍ付近で反射率が最も低くなり、この膜厚に対し、±５ｎｍの範囲で特に特性が良い。
基板は、マークが書き込まれる溝部と溝部のピッチ０．７４μｍ、溝深さ１５〜４５ｎｍ、溝幅０．２〜０．３μｍとする。溝は、約８２０ｋＨｚの周期を持つ蛇行状の溝とする。アドレス部は、蛇行溝の周波数の位相を変調させ、この位相変化部分を検出し、２値化信号に変換してアドレス（番地）を読み取る。この蛇行部の振幅は、５〜２０ｎｍである。記録線密度は、０．２６７μｍ／ｂｉｔで、（８−１６）変調方式で記録する。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
相変化型光記録媒体を以下のようにして作製した。
溝にマークを記録するための溝ピッチ０．７４μｍ、溝幅０．２５μｍ、溝深さ２５ｎｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート製基板を用い、この上にスパッタリング方式により各層を積層した。
まず、ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル％）のターゲットを使用し、膜厚５４ｎｍの下部保護層を設けた。
次に、Ｇｅ：Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ＝３．８：０．３：３．５：７２：２０．４という組成のターゲットを使用し、膜厚１２ｎｍの相変化記録層を設けた。
次に、ＺｒＯ２・Ｙ２Ｏ３（３モル％）・ＴｉＯ２（２０モル％）複合酸化物ターゲットを使用し、膜厚３ｎｍの界面層を設けた。
次に、ＺｎＳ：ＳｉＯ２＝８０：２０（モル％）のターゲットを使用し、膜厚１１ｎｍの上部保護層を設けた。
次に、膜厚４ｎｍのＳｉＣ層（硫化防止層）と膜厚１４０ｎｍのＡｇ反射層を設けた後、耐環境性を向上させるために、大日本インキ製ＳＤ３１８紫外線硬化樹脂を５μｍの厚さで塗布後、硬化し、耐環境保護膜とした。
最後に、膜を設けていない上記と同一のもう一枚の基板を、厚さ４０μｍの紫外線硬化樹脂（アクリル製、日本化薬 ＤＶＤ００３）を用いて貼合わせ、相変化型光記録媒体を得た。
その後、波長８１０ｎｍの大口径ＬＤ（ビーム径；トラック方向１μｍ×半径方向７５μｍ）を用い、線速１０ｍ／ｓ、パワー１３００ｍＷ、ヘッドの送り速度３６μｍ／回転で記録層を結晶化（初期化）させた。
【００２５】
この光記録媒体を、上記記録ヘッドで、線速を変えながらＤＣ光１１ｍＷを照射していったところ、線速１０ｍ／ｓ付近から反射率が減少し始めた。
記録再生は波長６６２ｎｍ、対物レンズＮＡ０．６５のピックアップヘッドを用いて、最高線速１４ｍ／ｓで記録密度が０．２６７μｍ／ｂｉｔとなるように記録した。ピークパワーは最大２１ｍＷ、バイアスパワーは５ｍＷ、消去パワーはピークパワーの３０％になるようにして記録した。各マーク長のパルスの数は（ｎ−１）個；ｎ＝３〜１４である。
１４ｍ／ｓ（４倍速）から５．８ｍ／ｓ（１．６５倍速）の線速範囲でＣＡＶ記録する場合の記録条件を表１に示す。表１に示されているパラメータは基本的に図１の記号と同じであるが、図１にない記号との関係については、Ｔｔｏｐ≡ＯＰ１、Ｔｍｐ≡（ＯＰｊ、ＯＰｍ）、ε＝Ｐｅ／Ｐｐである。
表１のように、パルス時間を決めて、パルスの開始時間、終了時間をｄＴｔｏｐ、ｄＴｅｒａにより制御することで、良好な特性が得られる。特に、先頭パルスの開始時間（パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間）を調整し、しかも、記録データ領域の内周部の最低線速から最外周部の最高線速の範囲で、線形に変化させることにより、従来のようにここを一定にしていた場合に比べてＣＡＶ記録の特性が向上した。中でも、再生信号に影響を及ぼす最短マーク（非晶質相）の反射信号とマーク間（結晶相）の反射率の差の半分の反射率と、最長マークの反射率と最長マークのマーク間の反射率の差の半分の反射率が同じになるようにすることが好ましく、これをアシンメトリーという信号特性の項目で評価している。このｄＴｔｏｐの制御はアシンメトリーをどの線速でもゼロから５％になるようにすることが有効であり、他の特性が良い場合でもこの特性は再生信号エラーに大きな影響を及ぼす。本実施例では図３に示すように線速に依らずアシンメトリーがほぼゼロ近傍になっている。
【表１】
比較例１
比較としてｄＴｔｏｐを４倍速の条件で固定し、２．８３倍速、１．６５倍速で記録した結果を図４に示す。
図４から分るように、ｄＴｏｐを変えずに記録速度を変えると、低線速側でアシンメトリーが−５％（−０．０５）より小さくなる。従って、再生時にデータエラー率が高くなり易い。
【００２７】
実施例２
実施例１と同じ光記録媒体を用い、記録条件を表２に示す条件に変えた点以外は実施例１と同様にして記録再生を行った。最高線速２．４０倍速（８．４ｍ／ｓ）、最低線速１．０倍速（３．５ｍ／ｓ）、中間線速１．７倍速（６ｍ／ｓ）である。
ピークパワー１５ｍＷにおける記録特性の内、ジッター、アシンメトリーを評価した結果、図５に示すように、線速に対し殆ど依存性がなく良好な特性が得られた。上記線速範囲において、先頭パルスの開始時間（パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間）は、線速に依らずウィンドウ幅Ｔｗに対し一定の係数とした。ジッターはダイレクトオーバーライト（ＤＯＷ）１０回目の結果である。
【表２】
実施例３〜５
実施例１と同じ光記録媒体を用い、ＤＣ光を盤面１１ｍＷの消去パワーで照射しながら、線速を３．５ｍ／ｓから最大１４ｍ／ｓまで０．５ｍ／ｓ刻みで変えていったところ、反射率が減少し始める線速は、１０．５ｍ／ｓ付近であった（表３の実施例４参照）。
次に、記録層の材料を、Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ：Ｇｅ＝０．５：５：６８：２４．５：２（実施例３）、Ａｇ：Ｉｎ：Ｓｂ：Ｔｅ：Ｇｅ＝０．３：４：７３：１９．７：３（実施例５）の組成のものに変えた点以外は、実施例１と同様にして光記録媒体を作製し、実施例４と同様にして測定を行ったところ、反射率はそれぞれ８．５ｍ／ｓ、１１．５ｍ／ｓ付近から下がり始めた。
各媒体に対し、２．４倍速ではピークパワー１５ｍＷ、４倍速では１９ｍＷで記録し、ＤＯＷ１回目のジッターを測定した結果、共に９％以下になったのは実施例４のみであった。
本実施例で使用した評価装置のピークパワーは最大で２１ｍＷであり、その約５０％の消去パワーを用いた。特に、２．４倍速を１５ｍＷ以下で記録した特性と、４倍速の記録特性が共に良好な線速は、反射率低下が１０〜１１ｍ／ｓ付近である。
【表３】
実施例６
実施例１と同じ光記録媒体を用い、記録条件として、表１の４倍速記録条件の内、ｄＴｅｒａを変化させた点以外は実施例１と同様にして記録再生を行った場合の、ＤＯＷ１回目のジッターに関する最後部のバイアスパワー印加終了時間（ｄＴｅｒａ）依存性を示す。ｄＴｅｒａは、図１の位置ｂに対して、最後部のバイアスパワー印加終了時間が位置ｂより速く終わる場合を（＋）側、遅くなる側を（−）側とした。図６にその結果を示す。図６の横軸はｄＴｅｒａ＝ｋ×（Ｔｗ／１６）であり、横軸の目盛りはｋの値である。
図６から分るように、バイアスパワー印加時間が８Ｔｗ／１６の条件に近いほど、即ちバイアスパワー印加時間がゼロに近いほど、ジッター９％以下の良好な特性が得られる。
【００３０】
【発明の効果】
低いピークパワー範囲で低線速記録可能で且つ高いピークパワー範囲で高線速記録可能な相変化型光記録媒体に対して、媒体の内周部から外周部に亘って線速が低線速から高線速まで連続的に変化するＣＡＶ記録を行うのに適した記録方法を提供できる。中でも、書き換え型ＤＶＤ媒体であって、最高線速がＤＶＤの４倍速であり、かつ１倍速〜２．４倍速で記録するドライブとの下位互換が可能な光記録媒体に対して有効な記録方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる記録消去のための発光波形を説明する図。
【図２】本発明の対象となる光記録媒体の基本的層構成の一例を示す図。
【図３】実施例１におけるピークパワーとアシンメトリーとの関係を示す図。
【図４】比較例１におけるピークパワーとアシンメトリーとの関係を示す図。
【図５】実施例２における線速とジッター及びアシンメトリーとの関係を示す図。
【図６】実施例６におけるＤＯＷ１回目のジッターの、最後部のバイアスパワー印加時間（ｄＴｅ）依存性を示す図。
【符号の説明】
Ｔ 基本クロック周期
Ｐｐ ピークパワー
Ｐｅ 消去パワー
Ｐｂ バイアスパワー
Ｔｔｏｐ 先頭部のピークパワー印加時間
Ｔｍｐ 中間部、後端部のピークパワー印加時間
ｄＴｔｏｐ 先頭部のピークパワー印加開始時間
ｄＴｅｒａ 最後部のバイアスパワー印加終了時間
ａ 開始基準時間
ｂ 基準位置
Claims (6)
- 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする光記録方法。
- 線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ比例定数を線速毎に連続的に変化させることを特徴とする請求項１記載の光記録方法。
- 結晶相と非晶質相の可逆的な相変化による光学定数の変化を利用した相変化型光記録媒体に対し、記録可能な最低線速と最高線速の範囲において、ピークパワー、消去パワー、バイアスパワーの３値で制御し、マーク形成時はピークパワーとバイアスパワーをパルス状に交互に印加し、そのパルス印加時間を内周部から外周部に向けて連続的にウインドウ幅Ｔｗに比例した時間と固定された時間とで変化させる記録方法において、線速が速くなるにつれて、最低線速に対し、パルスの先頭部のピークパワー印加開始時間と最後部のバイアスパワー印加終了時間をウインドウ幅Ｔｗに比例させ、かつ何れかを線速に依らずウインドウ幅Ｔｗに対し一定の係数で決まる時間で制御して記録することを特徴とする光記録方法。
- 最高線速から最低線速までの範囲で記録する場合の最後部のバイアスパワー印加終了時間を、線速が遅くなるに従い、０からウインドウ幅Ｔｗの範囲内で変化させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光記録方法。
- 記録の対象となる光記録媒体が、記録を行うための最大ピークパワーの２０％以上に相当する消去パワーを連続的に照射することにより、最高線速で未記録状態よりも反射率が減少し、かつ最低線速では減少しない相変化型光記録媒体であることを特徴とする請求項４記載の光記録方法。
- 最低線速が基準線速の１．０倍以上で、最高線速が基準線速の４倍であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の光記録方法。
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