JP2005100654A

JP2005100654A - 光情報記録再生方法

Info

Publication number: JP2005100654A
Application number: JP2005003855A
Authority: JP
Inventors: Katsusuke Shimazaki; 勝輔島崎; Hisamitsu Kamezaki; 久光亀崎; Yoshitane Tsuburaya; 欣胤円谷
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2005-01-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】２層以上の情報の記録が可能な層を有する光情報記録媒体を用いた情報の記録再生方法を提供する。
【解決手段】プリフォーマットパターン３が形成された透明基板２と、当該透明基板２のプリフォーマットパターン形成面上に有機色素層２５を介して被着された情報の追記が可能な材料からなる光反射性膜４と、ヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜５と、保護膜６とを有する光情報記録媒体をドライブ装置に装着する。保護膜６側から光を入射して記録膜５に対する情報の記録再生を行う。また、透明基板２側から光を入射して光反射性膜４に対する情報の記録再生を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、情報の記録が可能な層を複数備えた光情報記録媒体を用いた情報の記録再生方法に関する。

従来より知られている複数の記録層を備えた光ディスクは、少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが片面に微細な凹凸状に形成された透明基板の当該プリフォーマットパターン形成面に、少なくとも記録膜又は反射膜を形成してなる２枚の光ディスク単板を、前記記録膜又は反射膜を内側にして一体に貼り合わせてなる。

一方、従来より知られている光ディスク用のドライブ装置には、光ディスクに対して情報の記録、再生等を行なう光学ヘッドが１つしか備えられておらず、光ディスクの一方の情報記録層に対して記録、再生等を行なう場合には、当該一方の情報記録層を光学ヘッド側に向けて光ディスクをスピンドルモータに装着し、他方の情報記録層に対して記録、再生等を行なう場合には、光ディスクを表裏反転し、当該他方の情報記録層を光学ヘッド側に向けてスピンドルモータに装着することによって、情報の記録、再生等を行なうようになっている。

ところで、プリフォーマットパターン付きの透明基板を作製するについては、まず原盤にミクロンオーダ−もしくはサブミクロンオーダーのプリフォーマットパターンを光学的にカッティングし、次いでこのカッティング済の原盤のプリフォーマットパターン形成面に導電膜をスパッタ形成した後に、この導電膜を一方の電極として電鋳（厚めっき）を行ない、前記原盤のプリフォーマットパターン形成面と導電膜との界面を剥離して、プリフォーマットパターンとは凹凸の向きが逆の反転パターンが転写されたスタンパを取り出し、しかる後にこのスタンパを金型として原盤にカッティングされたと同じプリフォーマットパターンが転写されたレプリカを得ると行った精密かつ複雑な工程を経なくてはならず、良品を歩留良く製造することが困難なため、光ディスクの製造コストが高価になる。特に、プリフォーマットパターンが異なる２種類の光ディスクを用いる場合には、かかる不都合が顕著になる。

また、従来のドライブ装置は、前記したように異なる情報記録層に対して情報の記録、再生等を行なうためには、そのたびに光ディスクをドライブ装置から取り出して表裏反転しなくてはならず、使用が面倒であるばかりでなく、２つの情報記録層にまたがって情報を記録することができないので、一方の情報記録層だけでは記録し切れない膨大なデータ量を有するデータを記録できないという不都合がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、表裏反転することなく、２つの情報の記録が可能な層に対する情報の記録、再生を行うことができる光情報記録媒体を提供することにある。

本発明は、前記の目的を達成するため、第１に、少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に他の薄膜を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜と、当該記録膜の外側を覆う保護膜とを備え、前記光反射性膜が、情報の追記が可能な材料にて形成されており、前記保護膜がスピンコート法により形成された紫外線硬化性樹脂からなり、前記記録膜に対し、前記保護膜側から光を入射して情報の記録再生を行うという構成にした。

また、本発明は、前記の目的を達成するため、第２に、少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に有機色素層を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜と、当該記録膜の外側を覆う保護膜とを備え、前記保護膜がスピンコート法により形成された紫外線硬化性樹脂からなり、前記記録膜に対し、前記保護膜側から光を入射して情報の記録再生を行うという構成にした。

さらに、本発明は、前記の目的を達成するため、第３に、少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に他の薄膜を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜とを備え、前記光反射性膜が、情報の追記が可能な材料にて形成されており、前記光反射性膜に対し、前記透明基板側から光を入射して情報の記録再生を行うという構成にした。

本発明の情報記録媒体は、透明基板のプリフォーマットパターン形成面に再生用光ビームスポットを合焦し、光反射性膜からの反射光を検出することによって、プリフォーマットされたアドレス信号又は既記録の情報信号等を読み出すことができる。また、このようにして読み出された所望のアドレスに記録用光ビームスポットを合焦し、有機色素層に光エネルギを吸収させて熱に変換し、その熱によって有機色素層を局部的に変色させる等して情報を追記することができる。さらに、所望のアドレスに記録用レーザスポットを合焦し、情報の追記が可能な材料にて形成された光反射性膜に光エネルギを吸収させて熱に変換し、その熱によって情報の追記が可能な材料にて形成された光反射性膜を局部的に変形（例えば穴あけ）させて情報を追記することもできる。加えて、所望のアドレスに記録用レーザスポットを合焦することにより、ヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜に対する情報の記録、再生等を行なうこともできる。

本発明の光情報記録媒体は、１枚の透明基板に少なくとも情報を追記可能な光反射性膜とヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜とを形成したので、これらの各膜に対する情報の記録およびこれらの各膜からの情報の再生を行うことができる。

以下、本発明に係る光情報記録再生方法に適用される光情報記録媒体の第１例を図１〜図３によって説明する。図１は第１例に係る光情報記録媒体の要部断面図、図２は要部平面図、図３は全体構成の平面図である。

図１に示すように、本例の光情報記録媒体１は、片面にプリフォーマットパターン３が形成された透明基板２と、透明基板２のプリフォーマットパターン３が形成された面に担持された有機色素層２５と、情報を光学的手段によって追記可能な合金材料からなる光反射性膜４と、この光反射性膜４上に積層された第３の記録膜５と、当該第３の記録膜５の外面を覆う透明な保護膜６とから構成されている。

透明基板２は、例えばガラスなどの透明セラミック材料や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテン、エポキシ、光硬化性樹脂などの透明プラスチック材料をもって、図３に示すように中心部にセンター孔２ａを有する所望直径の円板状に形成される。

プリフォーマットパターン３は、例えば光学ヘッドにトラッキングサーボ信号を与える案内溝、それにヘッダー信号や情報信号などを表わすピット列が、前記透明基板２の片面に微細な凹凸の形で形成される。図２の例では、案内溝７上に、ヘッダー信号を表すプリピット列８と情報信号を表すプリピット列９とが形成されている。なお、プリフォーマットパターン３の構成は、図２に示したものに限定されるものではなく、コンパクトディスクに形成されるプリフォーマットパターンと同様に構成することもできる。また、情報信号を含まず、光学ヘッドの案内に必要な信号のみをプリフォーマットすることもできる。いずれの場合にも、プリフォーマットパターン３は、図３に示すように、センター穴２ａと同心の渦巻状もしくは同心円状に形成される。

図２のような構成をとった場合には、案内溝７とプリピット８，９は、再生用光を照射したときの反射光強度にコントラストをもたせるため、互いに異なる深さに形成される。一例を挙げるならば、前記案内溝７は、再生用光の波長をλ、透明基板２の屈折率をｎとしたとき、λ／６ｎ〜λ／８ｎの深さに形成され、前記プリピット８，９は、λ／４ｎ〜λ／６ｎの深さに形成される。すなわち、前記案内溝７またはプリピット８，９がある部分に再生用光を照射すると、光の干渉および回折によって、反射光強度が低下する。一方、案内溝７およびプリピット８，９がない部分に再生用光を照射した場合には、光の干渉および回折といった現象を生じないので、反射光強度が低下しない。よって、光情報記録媒体１からの反射光強度を光検出器にて検出することによって、前記案内溝およびプリピットの有無を検出することができる。また、案内溝７とプリピット８，９とは、それぞれの深さの差から反射光強度が異なるので、識別することができる。

プリフォーマットパターン３は、透明基板２の材質に応じた適宜の方法によって形成される。例えば透明基板２が、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチルペンテンなどの熱可塑性樹脂で形成される場合には、その溶融した基板材料を成形金型内に射出して、プリフォーマットパターン３を有する透明基板２を成形する、いわゆるインジェクション法が適する。また、金型内に基板材料を射出した後に圧力を加える、いわゆるコンプレッション法あるいはインジェクション−コンプレッション法などを適用することもできる。また、透明基板２が、例えばガラスなどの透明セラミック材料やエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂で形成される場合には、プリフォーマットパターンの反転パターンが形成されたスタンパと透明基板２との間で光硬化性樹脂を展伸し、前記スタンパの反転パターンを透明基板２に転写する、いわゆる２Ｐ法（光硬化性樹脂法）が適する。さらに、透明基板２が、例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂で形成される場合には、金型内に溶融状態の基板材料を静注してプリフォーマットパターン付きの透明基板２を成形する、いわゆる注型法が適する。

有機色素層２５を形成する有機色素材料としては、例えばスピロピラン系色素、フルギド系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、ポリメチン系色素、アントラキノン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ピリリウム系色素、アズレン系色素、もしくは含金属アゾ染料など、６０〜８０％の光反射率と２０〜４０％の光吸収率とを有し、レーザ光を吸収して熱に変換すると共に、反射率などの光学特性が変化するものを用いることができる。なお、スピロピラン系色素またはフルギド系色素を用いると、情報の消去と再書き込みが可能な書き換え型の光情報記録媒体を作製することができ、また、シアニン系色素やフタロシアニン系色素などを用いると、情報を１回かぎり書き込み可能な追記型の光情報記録媒体を作製することができる。この有機色素層２５は、所望とするプリフォーマットパターンの反転パターンが形成されたスタンパと透明基板２との間で有機色素材料を展伸し、有機色素材料硬化後、有機色素層２５とスタンパとの界面から剥離することで形成できる。

光反射性膜４は、情報を光学的手段によって追記可能な合金材料をもって形成される。情報を光学的手段によって追記可能な合金材料としては、例えば〔Ｇｅ，Ｓｉ，Ｓｎ〕元素群から選択された少なくとも１種類の元素と〔Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ〕元素群から選択された少なくとも１種類の元素とを主成分とする合金によって構成することができる。もちろん、添加元素として、例えばＴｌ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｓ，Ｈｇ，Ａｓ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｏ，ハロゲン元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、アクチニド元素、ランタニド元素、不活性ガス元素などのうちの少なくとも１元素を含んでも良い。

上記各元素のうち、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｓｃ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｃｄ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ｆｅは、半導体レーザ光などの長波長光の吸収を容易にして記録感度を高める効果を持ち、また高速結晶化を可能にする。Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓｂ，Ｓは、非晶質状態の安定性を増し、かつ耐酸化性を向上させる効果を持つ。Ｔｌ，ハロゲン元素、アルカリ金属元素は、結晶化速度を向上させ、かつ非晶質状態の安定性を増す効果を持つ。Ｎ，Ｏ，Ａｒは、非晶質状態の安定性を増す効果を持つ。また、希土類元素などは、結晶化温度を高めるなどの役割を果させ得る。

この光反射性記録膜４は、真空蒸着やスパッタリングなどの真空成膜法を用いて形成することができる。

記録膜５は、公知に属する任意のヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料を用いて形成することができる。ヒートモード記録材料としては、例えばテルルとセレンと鉛を主成分とする低融点合金材料や、例えばテルビウムと鉄とコバルトを主成分とする非晶質合金などの光磁気記録材料、それに砒素とテルルとゲルマニウムを主成分とする非晶質合金などの相変化形記録材料などを挙げることができ、フォトンモード記録材料としては、例えばポリメチン系色素、アントラキノン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、キサンテン系色素、トリフェニルメタン系色素、ピリリウム系色素、アズレン系色素、含金属アゾ染料などの有機色素記録材料を挙げることができる。有機色素系の記録材料を用いる場合には、スピンコート法によって記録膜５を形成することができ、その他の記録材料を用いる場合には、真空蒸着やスパッタリングなどの真空成膜法によって記録膜５を形成することができる。

保護層６は、例えばＡｌＮ，Ａｌ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＮ，ＳｉＯ₂ などの無機材料や、例えば紫外線硬化性樹脂などの有機材料をもって形成することができる。無機材料を用いる場合には、スパッタリングあるいは真空蒸着などによって保護層６を形成することができ、紫外線硬化性樹脂を用いる場合には、記録膜５上にスピンコートした後に、紫外線を照射して硬化するといった方法を用いて保護層６を形成することができる。

なお、前記第１例においては、記録膜５を光反射性膜４上に直接積層したが、他の薄膜を介在させることもできる。

以下、このように構成された光情報記録媒体を装着して情報の記録、再生を行うドライブ装置の構成を、図４によって説明する。

図４はドライブ装置の構成図であって、１は図１乃至図３に図示した光情報記録媒体、１１は光情報記録媒体１を回転駆動するスピンドルモータ、１２は有機色素記録膜２５及び光反射性記録膜４に対する情報の記録、再生等を行う第１の光学ヘッド、１３は記録膜５との間で情報の記録、再生等を行う第２の光学ヘッドを示している。第１の光学ヘッド１２と第２の光学ヘッド１３とは、ヘッド保持装置１４に相対向に取り付けられており、ヘッド保持装置１４を駆動することによって、同一方向に同量だけ同時に移送される。第１の光学ヘッド１２は、透明基板２との間に所定の間隔を隔ててそれと対向に配置され、第２の光学ヘッド１３は保護層６との間に所定の間隔を隔ててそれと対向に配置される。

スピンドルモータ１１には、図示しないタイムベースサーボ手段が備えられおり、基準クロックに基づいて光情報記録媒体１を所定の回転モードにて回転駆動する。第１の光学ヘッド１２には、光情報記録媒体１からトラッキングエラー信号を検出する信号検出系と、検出されたトラッキングエラー信号に基づいて対物レンズを駆動するアクチュエータとからなるトラッキングサーボ手段が備えられており、光学ヘッド１２から出射されたレーザビーム１５を常時透明基板２に形成されたプリフォーマットパターン３に追従できるように構成されている。これに対して、第２の光学ヘッド１３には、トラッキングサーボ手段を構成する各装置のうちのアクチュエータのみが備えられており、第１の光学ヘッド１２にて光情報記録媒体１から検出されたトラッキングエラー信号によって、対物レンズにトラッキングサーボをかけるように構成されている。なお、前記各光学ヘッド１２、１３には、出射されたレーザビーム１５を所要の膜面に合焦させるためのフォーカスサーボ手段が備えられるが、フォーカスサーボ手段は公知に属する技術であり、かつ本発明の要旨とは直接関係がないので、説明を省略する。

透明基板２を第１の光学ヘッド１２と対向させ、保護膜６を第２の光学ヘッド１３と対向させた状態でスピンドルモータ１１に光情報記録媒体１を装着し、第１の光学ヘッド１２から出射された再生用レーザビーム１５を有機色素層２５と光反射性記録膜４との界面に合焦させ、図示しないコントローラによってヘッド保持装置１４を駆動して第１の光学ヘッド１２を所望のトラックにアクセスすると、当該トラックに沿って形成された案内溝などの案内部からトラッキングエラー信号が光学的に読み出されるので、このトラッキングエラー信号に基づいてアクチュエータを駆動することにより第１の光学ヘッド１２にトラッキングサーボをかけることができ、有機色素層２５と光反射性膜４との間にプリフォーマットされたヘッダー信号や基準クロック、それに情報信号等を光学的に読み出すことができる。また、このようにして読み出された所望のアドレスに第１の光学ヘッド１２から出射された記録用レーザビームを合焦し、有機色素層２５に光エネルギを吸収させて熱に変換することにより、有機色素層２５を局部的に変色させる等して情報を追記することができる。さらに、所望のアドレスに第１の光学ヘッド１２から出射された記録用レーザビームを合焦し、情報を追記可能な光反射性膜４に光エネルギを吸収させて熱に変換することにより、情報を追記可能な光反射性膜４を局部的に変形（例えば穴あけ）させて情報を追記することもできる。加えて、第１の光学ヘッド１２によって読み出されたトラッキングエラー信号に基づいて第２の光学ヘッド１３にトラッキングサーボがかけられるので、記録膜５に対する情報の記録、再生等を行なうこともできる。

前記第１例に係る光情報記録媒体１は、１枚の透明基板２上に有機色素層２５と情報を追記可能な光反射性膜４と記録膜５とを積層したので、プリフォーマットパターンを有する透明基板を１枚用いるだけで３層の記録層を備えた光情報記録媒体が構成することができる。また、この光情報記録媒体１は、透明基板２側から光を入射する第１の光学ヘッド１２と保護膜６側から光を入射する第２の光学ヘッド１３とを備えたドライブ装置に装着することにより、表裏反転することなく有機色素層２５と情報を追記可能な光反射性膜４と記録膜５とに対する情報の記録を行うことができる。

次に、本発明に係る光情報記録再生方法に適用される光情報記録媒体の第２例を図５によって説明する。図５は本例に係る光情報記録媒体の要部断面図であって、２１は保護板、２２は内周スペーサ、２３は外周スペーサ、２４は空気層を示し、その他前出の図１〜図３と対応する部分には、それと同一の符号が表示されている。

図５に示すように、本例の光情報記録媒体１は、記録膜５がプリフォーマットパターンを有しない保護板２１の内面に形成され、かつ、有機色素記録層２５と情報を追記可能な光反射性膜４とが透明基板２のプリフォーマットパターン３上に形成されており、記録膜５と情報を追記可能な光反射性膜４との間に空気層２４が設けられている。なお、図５においては、記録膜５が単層に表示されているが、必要に応じて他の薄膜を積層できることは勿論である。保護板２１は、前記透明基板２を構成すると同様の透明材料をもって、透明基板２と同径のディスク状に形成される。本例の光情報記録媒体１は、透明基板２のプリフォーマットパターン形成面３に有機色素層２５及び情報を追記可能な光反射性膜４が形成されたディスクと、保護板２１の片面に記録膜５が形成されたディスクとを同心に組合せ、それらの内周部と外周部とを内周スペーサ２２及び外周スペーサ２３を介して貼り合わせることによって形成できる。その他の部分については、図１乃至図３に図示した光情報記録媒体と同じであるので、説明を省略する。

本例の光情報記録媒体１も、図１乃至図３に図示した光情報記録媒体と同様の効果を奏する。

第１例に係る光情報記録媒体の要部断面図である。第１例に係る光情報記録媒体の要部平面図である。第１例に係る光情報記録媒体の全体平面図である。本発明に係る光情報記録再生方法に適用されるドライブ装置の構成図である。第２例に係る光情報記録媒体の断面図である。

符号の説明

１光情報記録媒体
２透明基板
３プリフォーマットパターン
４光反射性膜
５記録膜
１１スピンドルモータ
１２第１の光学ヘッド
１３第２の光学ヘッド
２１保護板
２４空気層
２５有機色素層

Claims

少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に他の薄膜を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜と、当該記録膜の外側を覆う保護膜とを備え、前記光反射性膜が、情報の追記が可能な材料にて形成されており、前記保護膜がスピンコート法により形成された紫外線硬化性樹脂からなり、前記記録膜に対し、前記保護膜側から光を入射して情報の記録再生を行うことを特徴とする光情報記録再生方法。
少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に有機色素層を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜と、当該記録膜の外側を覆う保護膜とを備え、前記保護膜がスピンコート法により形成された紫外線硬化性樹脂からなり、前記記録膜に対し、前記保護膜側から光を入射して情報の記録再生を行うことを特徴とする光情報記録再生方法。
少なくとも光ビームの案内部を有するプリフォーマットパターンが形成された透明基板と、当該透明基板のプリフォーマットパターン形成面に他の薄膜を介して被着された光反射性膜と、当該光反射性膜上に直接または他の薄膜を介して積層されたヒートモード記録材料またはフォトンモード記録材料からなる記録膜とを備え、前記光反射性膜が、情報の追記が可能な材料にて形成されており、前記光反射性膜に対し、前記透明基板側から光を入射して情報の記録再生を行うことを特徴とする光情報記録再生方法。