JP2005044414A - 追記型情報記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速記録および高密度記録が可能な追記型情報記録媒体を提供する。
【解決手段】同心円状またはスパイラル状のグルーブ１１が形成され、さらにグルーブ１１内に記録領域を規定する凹部をなすセル１２が配列して形成された透明樹脂基板１と、前記透明樹脂基板１上に、前記セル１２を充填するように形成された有機色素を含む記録膜と、前記記録膜上に形成された金属反射膜とを具備したことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】同心円状またはスパイラル状のグルーブ１１が形成され、さらにグルーブ１１内に記録領域を規定する凹部をなすセル１２が配列して形成された透明樹脂基板１と、前記透明樹脂基板１上に、前記セル１２を充填するように形成された有機色素を含む記録膜と、前記記録膜上に形成された金属反射膜とを具備したことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度を実現できる追記型情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナル・コンピュータの普及に伴い、デジタルデータを蓄積するメディアの重要性が高まってきている。最近では、デジタル・オーディオ機器に加えてデジタル・ビデオ機器などの家電製品にもデジタルデータの記録再生が可能な情報記録媒体が搭載されている。また、携帯電話などのモバイル機器にもデジタルデータ蓄積情報記録媒体が使われ始めている。これらの情報記録媒体としては、大容量デジタルデータの記録再生が容易であること、高ランダムアクセス性能、安価なメディアなどの理由によりディスク型媒体、すなわち情報記録ディスクが多く利用されている。
【０００３】
情報記録ディスクとしては、磁気ディスクと光ディスクがある。磁気ディスクはハードディスクに代表される磁気記録型メディアである。光ディスクはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷに代表される光記録型メディアである。
【０００４】
光ディスクは主にＣＤ規格（レッドブックなど）とＤＶＤ規格（ＤＶＤブックなど）に準拠しているので、互換性（コンパチビリティ）と可搬性（リムーバビリティ）に優れており、あるドライブで書き込んだディスクを持ち運び、他のドライブで書き込んだり読んだりすることができる。
【０００５】
光ディスクには、ＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録ができない再生専用型（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの１回だけ書き込みができる追記（ライトワンス）型、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷなどの何回でも書き込みができるリライタブル型がある。記録が可能なものとしては、ディスク製造コストが低く安価であることから、記録層に有機色素を用いたライトワンス型光ディスク（ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなど）が最も普及している。データ容量が７００メガバイト以上になるとデータを消去して新たなデータに書き換えるという用途はほとんどなく、事実上１回だけ記録が可能なメディアで十分であることも、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒが普及している理由である。
【０００６】
有機色素を用いたライトワンス型光ディスクでは、グルーブによって規定される記録領域にレーザー光を照射し、樹脂基板がそのガラス転移点Ｔｇ以上に加熱されるとともに、グルーブ内の有機色素膜が光化学反応を起こして負圧を生じさせる結果、グルーブ内で樹脂基板が変形することを利用して記録マークを形成する。
【０００７】
ところで、ライトワンス型光ディスクには２つの大きな問題点があった。
１つの問題点は、現状のＤＶＤ−Ｒは、高速記録の限界に達しつつあるということである。現在、ＤＶＤ−Ｒドライブでの最高記録速度は４倍速（３．４９ｍ／秒×４＝１３．９６ｍ／秒）である。高速対応ＤＶＤ−Ｒディスクは、グルーブを浅くし、有機色素の膜厚を薄く設計して高感度化を達成している。しかし、グルーブが浅いということは基板変形量が小さくなることを意味する。このため、さらに高感度化を図るためにグルーブをより一層浅くすると、記録された信号によって十分なマーク位相差を生じさせることができずに信号変調度が小さくなり、データ読み誤りが生じやすくＤＶＤブック規格を満足することができなくなる。また、アドレスデータとして設けられるランドプリピットの信号変調度も小さくなり、アドレスデータ読み誤りが生じやすくＤＶＤブック規格を満足することができなくなる。
【０００８】
もう１つの問題点は、現状のＤＶＤ−Ｒは、データ高密度化の限界に達しつつあるということである。より高密度化を図るためには記録マーク自体の大きさを小さくすることが必要になる。しかし、現状では、半導体レーザーの最短波長が約４００ｎｍ、対物レンズ開口数が最大で０．６５〜０．８５であることから、光スポット径を小さくすること自体が限界になってきている。相対的に大きな光スポットを用いて、小さいマークを精度よく記録し、再生することは極めて難しい。
【０００９】
以上のように、従来のＤＶＤ−Ｒなどの追記型情報記録媒体では、高速化と高密度化の２つの課題を満足することができなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高速記録および高密度記録が可能な追記型情報記録媒体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る追記型情報記録媒体は、同心円状またはスパイラル状のグルーブが形成され、さらにグルーブ内に記録領域を規定する凹部をなすセルが配列して形成された透明樹脂基板と、前記透明樹脂基板上に、前記セルを充填するように形成された有機色素を含む記録膜と、前記記録膜上に形成された金属反射膜とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体を構成する部材について説明する。
透明樹脂基板は、通常ディスク形状をなし、代表的にはポリカーボネートなどの材料で形成される。透明樹脂基板には同心円状またはスパイラル状のグルーブが形成されている。グルーブ内に記録領域を規定する凹部をなすセルが配列して形成されている。このような透明樹脂基板は、スタンパを用いて射出成形により製造することができる。
【００１３】
記録膜を形成する有機色素としては、シアニン色素、フタロシアニン色素などが用いられる。有機色素は、少なくともセルを充填すればよく、グルーブ全体を充填する必要はない。金属反射膜としては、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの合金などが用いられる。
【００１４】
上述したように有機色素を用いた追記型（ライトワンス型）情報記録媒体では、レーザー光の照射により生じる樹脂基板の変形を利用して記録マークを形成するので、高速記録および高密度記録を実現するためには、樹脂基板の変形部位を高速かつ微細に形成することが必要になる。本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体においては、セル底面に相当する透明樹脂基板を変形させて記録マークを形成する。この場合、記録マークは単一のセルを用いて形成してもよいし複数のセルを用いて形成してもよい。
【００１５】
本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体では、透明樹脂基板に形成されたグルーブ内に形成された微小なセル内に有機色素を充填させればセル底面に相当する透明樹脂基板を変形させることができるので、従来よりも有機色素の量を減らすことができ、高感度化が可能となる。また、セル内での基板変形量を考慮してセルの深さを適切に設計すれば、十分な基板変形量を生じさせ十分なマーク位相差を生じさせることができ、マーク変調度を大きくすることができる。しかも、記録マークの開始位置および終了位置が予め形成されているセルの位置で決まるため、記録マークの時間的揺らぎがなく、ジッタが極めて小さくなる。
【００１６】
本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体では、記録ビームのスポットサイズが大きくても、基板の変形が生ずるのはセル内であるので、セルを小さく形成しておけばセルサイズで規定される最小記録マークを形成することができ、高密度化を実現できる。
【００１７】
本発明の実施形態においては、記録に用いるレーザー波長をλ、有機色素の屈折率をＮｄｙ、記録によって生じるセル内での基板変形量をＤとしたとき、下記式
Ｄ＝λ／（ｋ×Ｎｄｙ）
（ここで、ｋは４．８〜５．７の数である）
を満たしていれば、十分なマーク位相差を生じさせるのに有利である。
【００１８】
ここで、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは、記録前のグルーブ深さ（Ｄｇ）とセル深さ（Ｄｃ）との和をＤｂ、記録後に変形したセル上部までの深さをＤａとすると、Ｄ＝Ｄｂ−Ｄａと表される。
【００１９】
上記の基板変形量Ｄを考慮して、セル深さを適切に設計すれば、隣接マークの影響（クロストーク）を消失させることができる。このため、再生ビームのスポットサイズが大きい場合でも、高密度記録された微細なセルを読み取ることができ、効果的に高密度再生できる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）を製造するために用いたポリカーボネートディスク基板の斜視図である。ディスク基板１の表面に連続的な段差としてスパイラル状のグルーブ１１が形成され、グルーブ１１内に凹部（離散的な段差）をなし開口部が円形をなすセル１２が形成されている。グルーブ１１内においてセル１２は一定ピッチで規則的に１列に配列されている。このセル１２によって記録領域が規定される。
【００２１】
図２は、本実施例のＤＶＤ−Ｒにおける記録前のセルの断面図である。ディスク基板１上には、セル１２を充填するように有機色素（ダイ）が塗布されて記録膜２が形成されており、この記録膜２上に金属反射膜３が形成されている。この図において、Ｄｇはグルーブの深さ、Ｄｃはセルの深さ、ＤｂはＤｇとＤｃとの合計の深さである。
【００２２】
図３は、本実施例のＤＶＤ−Ｒにおける記録後のセルの断面図である。レーザー光の照射により、セル１２の底部の基板１が盛り上がって変形することによって記録マークが形成される。この図において、Ｄａは記録後のセル上部までの深さである。記録によって生じるセル１２内での基板変形量Ｄは（Ｄｂ−Ｄａ）で表される。
【００２３】
上記のＤＶＤ−Ｒの製造方法について説明する。
以下のようにしてＮｉスタンパを作製した。直径２００ｍｍのＳｉウェハにレジストを塗布してプリベークした。次に、電子ビームカッティングマシンによりスパイラル状のグルーブを描画し、現像処理して、Ｓｉウェハ表面上にグルーブパターンを形成した。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳｉウェハ表面をエッチングしてグルーブを形成した。このＳｉウェハ上にジブロックコポリマーをスピン塗布した後にアニールしてジブロックコポリマーを自己組織化させ、円形のドメインが規則的に配列したパターンを形成した。次いで、ＲＩＥを行い、グルーブ内の円形ドメインおよびその下の基板をエッチングして、グルーブ内にセルの列を形成した。このＳｉウェハ表面にスパッタリングによりＮｉ薄膜を形成した後、Ｎｉ電鋳を行い、これを剥離してＮｉスタンパを作製した。
【００２４】
このＮｉスタンパを用いてポリカーボネートを射出圧縮成形することにより、図１に示すディスク基板１を大量に複製することができる。このディスク基板１にダイおよび反射性金属を順次成膜することにより図２に示す構造を形成することができる。本実施例においては、ダイとして青色レーザー記録用のシアニン色素（林原生物化学研究所製）を用いた。ダイの屈折率Ｎｄｙは１．８〜２．７である。
【００２５】
グルーブ深さＤｇおよびセル深さＤｃは、記録前のグルーブ反射率（トラック反射率）、ラジアルコントラスト、プッシュプル信号変調度（トラッキング信号変調度）、および記録後のグルーブ反射率（トラック反射率）、ラジアルコントラスト、プッシュプル信号変調度（トラッキング信号変調度）、Ｉ１１変調度、Ｉ３変調度が最適になるように設計される。
【００２６】
例えば、グルーブ幅を１３０ｎｍ、トラックピッチ（グルーブピッチ）を３６０ｎｍ、セルサイズを４０ｎｍ、セル間隔を４０ｎｍとし、グルーブ深さＤｇ＝３５ｎｍ、セル深さＤｃ＝２５ｎｍ（Ｄｂ＝６０ｎｍ）とした。この場合、記録後のセル上部までの深さＤａは２５．１ｎｍとなり、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは３４．９ｎｍであった。
【００２７】
製作したＤＶＤ−Ｒを、レーザー波長４００ｎｍ、対物レンズＮＡ０．７０、ケラレ係数０．９、波面収差０．０４０λｒｍｓの光ディスク評価機にかけて記録再生テストを行った。その結果、４０ｎｍのセルに記録を行うことができた。
【００２８】
図４にライトストラテジの一例を示す。図４は単一周波数でのライトストラテジを示しており、パルス幅Ｔａ＝パルス間隔Ｔｂでレーザーパルスが照射される。また、Ｐｗはライトパワー、Ｐｂはブランクパワーである。以下に、各記録条件によるＤＶＤ−Ｒの再生特性について述べる。
【００２９】
連続した２つのセルに記録し、続く２つのセルには記録しないようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝３Ｔ、マーク長１２０ｎｍ、マークピッチ２４０ｎｍ、Ｐｗ＝３．５ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）では、ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）は５９ｄＢであった。
【００３０】
各セルに記録するようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝Ｔ、マーク長４０ｎｍ、マークピッチ８０ｎｍ、Ｐｗ＝４ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）でも、ＣＮＲは４２ｄＢであった。
【００３１】
最小記録マーク長１２０ｎｍ（Ｔａ＝３Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は９％であった。
【００３２】
最小記録マーク長４０ｎｍ（Ｔａ＝Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は１５％であったが、ＰＲＭＬ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）評価回路を通過させた後のビットエラーレートは２×１０−５であり、十分に記録再生が可能であることがわかった。
【００３３】
次に、最小記録マーク長２８０ｎｍで高速記録テストを行った。従来のＤＶＤ−Ｒについては、記録後ジッタを１０％以下に維持できるのは、線速度１７．４ｍ／秒（ＤＶＤ５倍速相当）までである。これに対して、本実施例のＤＶＤ−Ｒでは、線速度２９．６ｍ／秒（ＤＶＤ８．５倍速相当）でも記録後ジッタが９．７％であり、高速記録が可能であった。
【００３４】
次いで、セルの深さを変化させて種々のＤＶＤ−Ｒを作製した。具体的には、上記と同様な製造方法により、グルーブ深さＤｇ４０ｎｍ、セルサイズ４０ｎｍ、およびセル間隔４０ｎｍを固定し、セル深さＤｃのみを調整してＤＶＤ−Ｒを作製した。これらのＤＶＤ−Ｒについて上記と同様にして記録再生テストを行った。
【００３５】
図５に、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄと測定されたＣＮＲとの関係を示す。レーザー波長をλ、有機色素の屈折率をＮｄｙとしたとき、Ｄ＝λ／［（４．８〜５．７）×Ｎｄｙ］を満たす範囲で高いＣＮＲが得られた。特に、セル深さＤｃを２０〜３５ｎｍに設定した場合にＣＮＲが極大となった。
【００３６】
（実施例２）
図６は、本実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）を製造するために用いたポリカーボネートディスク基板の斜視図である。グルーブ１１内においてセル１２が２列に配列されている点が実施例１と異なる。
【００３７】
本実施例では、グルーブ幅を９０ｎｍ、トラックピッチ（グルーブピッチ）を３８０ｎｍ、セルサイズを４０ｎｍ、セル間隔を４０ｎｍとし、グルーブ深さＤｇ＝３０ｎｍ、セル深さＤｃ＝２０ｎｍ（Ｄｂ＝５０ｎｍ）とした。この場合、記録後のセル上部までの深さＤａは１８ｎｍとなり、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは３２ｎｍであった。その他の構成は実施例１と同様である。
【００３８】
製作したＤＶＤ−Ｒを実施例１と同一の光ディスク評価機にかけて記録再生テストを行った。
【００３９】
連続した２つのセルに記録し、続く２つのセルには記録しないようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝３Ｔ、マーク長１２０ｎｍ、マークピッチ２４０ｎｍ、Ｐｗ＝３．５ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）では、ＣＮＲは６２ｄＢであった。
【００４０】
各セルに記録するようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝Ｔ、マーク長４０ｎｍ、マークピッチ８０ｎｍ、Ｐｗ＝４ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）でも、ＣＮＲは４８ｄＢであった。
【００４１】
最小記録マーク長１２０ｎｍ（Ｔａ＝３Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は８．５％であった。
【００４２】
最小記録マーク長４０ｎｍ（Ｔａ＝Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は１２％であったが、ＰＲＭＬ評価回路を通過させた後のビットエラーレートは７×１０−６であり、十分に記録再生が可能であることがわかった。
【００４３】
次に、最小記録マーク長２８０ｎｍで高速記録テストを行った。本実施例のＤＶＤ−Ｒでは、２６．１ｍ／秒（ＤＶＤ７．４倍速相当）でも記録後ジッタが１０％以下であり、高速記録が可能であった。
【００４４】
なお、図７に示すように、グルーブ１１内においてセル１２を３列に配列したディスク基板１を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速記録および高密度記録が可能な、ライトワンス型光ディスクに代表される追記型情報記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【図２】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録前のセルの断面図。
【図３】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録後のセルの断面図。
【図４】実施例１のＤＶＤ−Ｒに対するライトストラテジの一例を示すタイミングチャート。
【図５】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄと測定されたＣＮＲとの関係を示す図。
【図６】実施例２に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【図７】他の実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【符号の説明】
１…ディスク基板、２…記録膜、３…金属反射膜、１１…グルーブ、１２…セル。
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度を実現できる追記型情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナル・コンピュータの普及に伴い、デジタルデータを蓄積するメディアの重要性が高まってきている。最近では、デジタル・オーディオ機器に加えてデジタル・ビデオ機器などの家電製品にもデジタルデータの記録再生が可能な情報記録媒体が搭載されている。また、携帯電話などのモバイル機器にもデジタルデータ蓄積情報記録媒体が使われ始めている。これらの情報記録媒体としては、大容量デジタルデータの記録再生が容易であること、高ランダムアクセス性能、安価なメディアなどの理由によりディスク型媒体、すなわち情報記録ディスクが多く利用されている。
【０００３】
情報記録ディスクとしては、磁気ディスクと光ディスクがある。磁気ディスクはハードディスクに代表される磁気記録型メディアである。光ディスクはＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷに代表される光記録型メディアである。
【０００４】
光ディスクは主にＣＤ規格（レッドブックなど）とＤＶＤ規格（ＤＶＤブックなど）に準拠しているので、互換性（コンパチビリティ）と可搬性（リムーバビリティ）に優れており、あるドライブで書き込んだディスクを持ち運び、他のドライブで書き込んだり読んだりすることができる。
【０００５】
光ディスクには、ＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＶＩＤＥＯ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録ができない再生専用型（ＲＯＭ）、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなどの１回だけ書き込みができる追記（ライトワンス）型、ＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷなどの何回でも書き込みができるリライタブル型がある。記録が可能なものとしては、ディスク製造コストが低く安価であることから、記録層に有機色素を用いたライトワンス型光ディスク（ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒなど）が最も普及している。データ容量が７００メガバイト以上になるとデータを消去して新たなデータに書き換えるという用途はほとんどなく、事実上１回だけ記録が可能なメディアで十分であることも、ＣＤ−ＲやＤＶＤ−Ｒが普及している理由である。
【０００６】
有機色素を用いたライトワンス型光ディスクでは、グルーブによって規定される記録領域にレーザー光を照射し、樹脂基板がそのガラス転移点Ｔｇ以上に加熱されるとともに、グルーブ内の有機色素膜が光化学反応を起こして負圧を生じさせる結果、グルーブ内で樹脂基板が変形することを利用して記録マークを形成する。
【０００７】
ところで、ライトワンス型光ディスクには２つの大きな問題点があった。
１つの問題点は、現状のＤＶＤ−Ｒは、高速記録の限界に達しつつあるということである。現在、ＤＶＤ−Ｒドライブでの最高記録速度は４倍速（３．４９ｍ／秒×４＝１３．９６ｍ／秒）である。高速対応ＤＶＤ−Ｒディスクは、グルーブを浅くし、有機色素の膜厚を薄く設計して高感度化を達成している。しかし、グルーブが浅いということは基板変形量が小さくなることを意味する。このため、さらに高感度化を図るためにグルーブをより一層浅くすると、記録された信号によって十分なマーク位相差を生じさせることができずに信号変調度が小さくなり、データ読み誤りが生じやすくＤＶＤブック規格を満足することができなくなる。また、アドレスデータとして設けられるランドプリピットの信号変調度も小さくなり、アドレスデータ読み誤りが生じやすくＤＶＤブック規格を満足することができなくなる。
【０００８】
もう１つの問題点は、現状のＤＶＤ−Ｒは、データ高密度化の限界に達しつつあるということである。より高密度化を図るためには記録マーク自体の大きさを小さくすることが必要になる。しかし、現状では、半導体レーザーの最短波長が約４００ｎｍ、対物レンズ開口数が最大で０．６５〜０．８５であることから、光スポット径を小さくすること自体が限界になってきている。相対的に大きな光スポットを用いて、小さいマークを精度よく記録し、再生することは極めて難しい。
【０００９】
以上のように、従来のＤＶＤ−Ｒなどの追記型情報記録媒体では、高速化と高密度化の２つの課題を満足することができなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高速記録および高密度記録が可能な追記型情報記録媒体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る追記型情報記録媒体は、同心円状またはスパイラル状のグルーブが形成され、さらにグルーブ内に記録領域を規定する凹部をなすセルが配列して形成された透明樹脂基板と、前記透明樹脂基板上に、前記セルを充填するように形成された有機色素を含む記録膜と、前記記録膜上に形成された金属反射膜とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体を構成する部材について説明する。
透明樹脂基板は、通常ディスク形状をなし、代表的にはポリカーボネートなどの材料で形成される。透明樹脂基板には同心円状またはスパイラル状のグルーブが形成されている。グルーブ内に記録領域を規定する凹部をなすセルが配列して形成されている。このような透明樹脂基板は、スタンパを用いて射出成形により製造することができる。
【００１３】
記録膜を形成する有機色素としては、シアニン色素、フタロシアニン色素などが用いられる。有機色素は、少なくともセルを充填すればよく、グルーブ全体を充填する必要はない。金属反射膜としては、Ａｕ、Ａｌまたはこれらの合金などが用いられる。
【００１４】
上述したように有機色素を用いた追記型（ライトワンス型）情報記録媒体では、レーザー光の照射により生じる樹脂基板の変形を利用して記録マークを形成するので、高速記録および高密度記録を実現するためには、樹脂基板の変形部位を高速かつ微細に形成することが必要になる。本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体においては、セル底面に相当する透明樹脂基板を変形させて記録マークを形成する。この場合、記録マークは単一のセルを用いて形成してもよいし複数のセルを用いて形成してもよい。
【００１５】
本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体では、透明樹脂基板に形成されたグルーブ内に形成された微小なセル内に有機色素を充填させればセル底面に相当する透明樹脂基板を変形させることができるので、従来よりも有機色素の量を減らすことができ、高感度化が可能となる。また、セル内での基板変形量を考慮してセルの深さを適切に設計すれば、十分な基板変形量を生じさせ十分なマーク位相差を生じさせることができ、マーク変調度を大きくすることができる。しかも、記録マークの開始位置および終了位置が予め形成されているセルの位置で決まるため、記録マークの時間的揺らぎがなく、ジッタが極めて小さくなる。
【００１６】
本発明の実施形態に係る追記型情報記録媒体では、記録ビームのスポットサイズが大きくても、基板の変形が生ずるのはセル内であるので、セルを小さく形成しておけばセルサイズで規定される最小記録マークを形成することができ、高密度化を実現できる。
【００１７】
本発明の実施形態においては、記録に用いるレーザー波長をλ、有機色素の屈折率をＮｄｙ、記録によって生じるセル内での基板変形量をＤとしたとき、下記式
Ｄ＝λ／（ｋ×Ｎｄｙ）
（ここで、ｋは４．８〜５．７の数である）
を満たしていれば、十分なマーク位相差を生じさせるのに有利である。
【００１８】
ここで、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは、記録前のグルーブ深さ（Ｄｇ）とセル深さ（Ｄｃ）との和をＤｂ、記録後に変形したセル上部までの深さをＤａとすると、Ｄ＝Ｄｂ−Ｄａと表される。
【００１９】
上記の基板変形量Ｄを考慮して、セル深さを適切に設計すれば、隣接マークの影響（クロストーク）を消失させることができる。このため、再生ビームのスポットサイズが大きい場合でも、高密度記録された微細なセルを読み取ることができ、効果的に高密度再生できる。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）を製造するために用いたポリカーボネートディスク基板の斜視図である。ディスク基板１の表面に連続的な段差としてスパイラル状のグルーブ１１が形成され、グルーブ１１内に凹部（離散的な段差）をなし開口部が円形をなすセル１２が形成されている。グルーブ１１内においてセル１２は一定ピッチで規則的に１列に配列されている。このセル１２によって記録領域が規定される。
【００２１】
図２は、本実施例のＤＶＤ−Ｒにおける記録前のセルの断面図である。ディスク基板１上には、セル１２を充填するように有機色素（ダイ）が塗布されて記録膜２が形成されており、この記録膜２上に金属反射膜３が形成されている。この図において、Ｄｇはグルーブの深さ、Ｄｃはセルの深さ、ＤｂはＤｇとＤｃとの合計の深さである。
【００２２】
図３は、本実施例のＤＶＤ−Ｒにおける記録後のセルの断面図である。レーザー光の照射により、セル１２の底部の基板１が盛り上がって変形することによって記録マークが形成される。この図において、Ｄａは記録後のセル上部までの深さである。記録によって生じるセル１２内での基板変形量Ｄは（Ｄｂ−Ｄａ）で表される。
【００２３】
上記のＤＶＤ−Ｒの製造方法について説明する。
以下のようにしてＮｉスタンパを作製した。直径２００ｍｍのＳｉウェハにレジストを塗布してプリベークした。次に、電子ビームカッティングマシンによりスパイラル状のグルーブを描画し、現像処理して、Ｓｉウェハ表面上にグルーブパターンを形成した。次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりＳｉウェハ表面をエッチングしてグルーブを形成した。このＳｉウェハ上にジブロックコポリマーをスピン塗布した後にアニールしてジブロックコポリマーを自己組織化させ、円形のドメインが規則的に配列したパターンを形成した。次いで、ＲＩＥを行い、グルーブ内の円形ドメインおよびその下の基板をエッチングして、グルーブ内にセルの列を形成した。このＳｉウェハ表面にスパッタリングによりＮｉ薄膜を形成した後、Ｎｉ電鋳を行い、これを剥離してＮｉスタンパを作製した。
【００２４】
このＮｉスタンパを用いてポリカーボネートを射出圧縮成形することにより、図１に示すディスク基板１を大量に複製することができる。このディスク基板１にダイおよび反射性金属を順次成膜することにより図２に示す構造を形成することができる。本実施例においては、ダイとして青色レーザー記録用のシアニン色素（林原生物化学研究所製）を用いた。ダイの屈折率Ｎｄｙは１．８〜２．７である。
【００２５】
グルーブ深さＤｇおよびセル深さＤｃは、記録前のグルーブ反射率（トラック反射率）、ラジアルコントラスト、プッシュプル信号変調度（トラッキング信号変調度）、および記録後のグルーブ反射率（トラック反射率）、ラジアルコントラスト、プッシュプル信号変調度（トラッキング信号変調度）、Ｉ１１変調度、Ｉ３変調度が最適になるように設計される。
【００２６】
例えば、グルーブ幅を１３０ｎｍ、トラックピッチ（グルーブピッチ）を３６０ｎｍ、セルサイズを４０ｎｍ、セル間隔を４０ｎｍとし、グルーブ深さＤｇ＝３５ｎｍ、セル深さＤｃ＝２５ｎｍ（Ｄｂ＝６０ｎｍ）とした。この場合、記録後のセル上部までの深さＤａは２５．１ｎｍとなり、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは３４．９ｎｍであった。
【００２７】
製作したＤＶＤ−Ｒを、レーザー波長４００ｎｍ、対物レンズＮＡ０．７０、ケラレ係数０．９、波面収差０．０４０λｒｍｓの光ディスク評価機にかけて記録再生テストを行った。その結果、４０ｎｍのセルに記録を行うことができた。
【００２８】
図４にライトストラテジの一例を示す。図４は単一周波数でのライトストラテジを示しており、パルス幅Ｔａ＝パルス間隔Ｔｂでレーザーパルスが照射される。また、Ｐｗはライトパワー、Ｐｂはブランクパワーである。以下に、各記録条件によるＤＶＤ−Ｒの再生特性について述べる。
【００２９】
連続した２つのセルに記録し、続く２つのセルには記録しないようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝３Ｔ、マーク長１２０ｎｍ、マークピッチ２４０ｎｍ、Ｐｗ＝３．５ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）では、ＣＮＲ（Ｃａｒｒｉｅｒ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）は５９ｄＢであった。
【００３０】
各セルに記録するようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝Ｔ、マーク長４０ｎｍ、マークピッチ８０ｎｍ、Ｐｗ＝４ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）でも、ＣＮＲは４２ｄＢであった。
【００３１】
最小記録マーク長１２０ｎｍ（Ｔａ＝３Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は９％であった。
【００３２】
最小記録マーク長４０ｎｍ（Ｔａ＝Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は１５％であったが、ＰＲＭＬ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）評価回路を通過させた後のビットエラーレートは２×１０−５であり、十分に記録再生が可能であることがわかった。
【００３３】
次に、最小記録マーク長２８０ｎｍで高速記録テストを行った。従来のＤＶＤ−Ｒについては、記録後ジッタを１０％以下に維持できるのは、線速度１７．４ｍ／秒（ＤＶＤ５倍速相当）までである。これに対して、本実施例のＤＶＤ−Ｒでは、線速度２９．６ｍ／秒（ＤＶＤ８．５倍速相当）でも記録後ジッタが９．７％であり、高速記録が可能であった。
【００３４】
次いで、セルの深さを変化させて種々のＤＶＤ−Ｒを作製した。具体的には、上記と同様な製造方法により、グルーブ深さＤｇ４０ｎｍ、セルサイズ４０ｎｍ、およびセル間隔４０ｎｍを固定し、セル深さＤｃのみを調整してＤＶＤ−Ｒを作製した。これらのＤＶＤ−Ｒについて上記と同様にして記録再生テストを行った。
【００３５】
図５に、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄと測定されたＣＮＲとの関係を示す。レーザー波長をλ、有機色素の屈折率をＮｄｙとしたとき、Ｄ＝λ／［（４．８〜５．７）×Ｎｄｙ］を満たす範囲で高いＣＮＲが得られた。特に、セル深さＤｃを２０〜３５ｎｍに設定した場合にＣＮＲが極大となった。
【００３６】
（実施例２）
図６は、本実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）を製造するために用いたポリカーボネートディスク基板の斜視図である。グルーブ１１内においてセル１２が２列に配列されている点が実施例１と異なる。
【００３７】
本実施例では、グルーブ幅を９０ｎｍ、トラックピッチ（グルーブピッチ）を３８０ｎｍ、セルサイズを４０ｎｍ、セル間隔を４０ｎｍとし、グルーブ深さＤｇ＝３０ｎｍ、セル深さＤｃ＝２０ｎｍ（Ｄｂ＝５０ｎｍ）とした。この場合、記録後のセル上部までの深さＤａは１８ｎｍとなり、記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄは３２ｎｍであった。その他の構成は実施例１と同様である。
【００３８】
製作したＤＶＤ−Ｒを実施例１と同一の光ディスク評価機にかけて記録再生テストを行った。
【００３９】
連続した２つのセルに記録し、続く２つのセルには記録しないようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝３Ｔ、マーク長１２０ｎｍ、マークピッチ２４０ｎｍ、Ｐｗ＝３．５ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）では、ＣＮＲは６２ｄＢであった。
【００４０】
各セルに記録するようにした単一周波数記録（Ｔａ＝Ｔｂ＝Ｔ、マーク長４０ｎｍ、マークピッチ８０ｎｍ、Ｐｗ＝４ｍＷ、Ｐｂ＝０．６ｍＷ、線速度３．４９ｍ／ｓｅｃ）でも、ＣＮＲは４８ｄＢであった。
【００４１】
最小記録マーク長１２０ｎｍ（Ｔａ＝３Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は８．５％であった。
【００４２】
最小記録マーク長４０ｎｍ（Ｔａ＝Ｔ）で８／１６変調ランダム信号を記録した場合のジッタ（データｔｏクロック）は１２％であったが、ＰＲＭＬ評価回路を通過させた後のビットエラーレートは７×１０−６であり、十分に記録再生が可能であることがわかった。
【００４３】
次に、最小記録マーク長２８０ｎｍで高速記録テストを行った。本実施例のＤＶＤ−Ｒでは、２６．１ｍ／秒（ＤＶＤ７．４倍速相当）でも記録後ジッタが１０％以下であり、高速記録が可能であった。
【００４４】
なお、図７に示すように、グルーブ１１内においてセル１２を３列に配列したディスク基板１を用いてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、高速記録および高密度記録が可能な、ライトワンス型光ディスクに代表される追記型情報記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【図２】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録前のセルの断面図。
【図３】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録後のセルの断面図。
【図４】実施例１のＤＶＤ−Ｒに対するライトストラテジの一例を示すタイミングチャート。
【図５】実施例１のＤＶＤ−Ｒにおける記録によって生じるセル内での基板変形量Ｄと測定されたＣＮＲとの関係を示す図。
【図６】実施例２に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【図７】他の実施例に係る追記型情報記録媒体（ＤＶＤ−Ｒ）のディスク基板の斜視図。
【符号の説明】
１…ディスク基板、２…記録膜、３…金属反射膜、１１…グルーブ、１２…セル。
Claims (2)
- 同心円状またはスパイラル状のグルーブが形成され、さらにグルーブ内に記録領域を規定する凹部をなすセルが配列して形成された透明樹脂基板と、
前記透明樹脂基板上に、前記セルを充填するように形成された有機色素を含む記録膜と、
前記記録膜上に形成された金属反射膜とを具備したことを特徴とする追記型情報記録媒体。 - 記録に用いるレーザー波長をλ、前記有機色素の屈折率をＮｄｙ、記録によって生じる前記セル内での基板変形量をＤとしたとき、下記式
Ｄ＝λ／［ｋ×Ｎｄｙ］
（ここで、ｋは４．８〜５．７の数である）
を満たすことを特徴とする請求項１記載の追記型情報記録媒体。
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