JP2006012268A - 多値情報記録媒体とその記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高感度で記録でき、クロスイレースを低減でき、しかも記録特性のパワーマージンが広がり、繰り返し記録特性、保存性を劣化させない多値情報記録媒体とその記録方法の提供。
【解決手段】光照射による非晶質相と結晶相の可逆的相変化及び各相の光学定数の変化を利用して記録再生を行なうことができる相変化記録層を有し、一定の長さのセルの中心位置に対称に且つマーク面積を変えて記録し、非晶質マークと該非晶質マーク間の結晶部を含む領域から反射される反射光強度のレベルで３値以上の記録を行なうことが可能な多値情報記録媒体であって、該相変化記録層の再結晶上限線速が記録線速以下であることを特徴とする多値情報記録媒体。
【選択図】図９

Description

本発明は多値情報記録媒体とその記録方法に関する。

現在実用化されている光情報記録媒体として、結晶状態と非晶質（アモルファス）状態の可逆的相変化を利用した、いわゆる相変化型光情報記録媒体が知られている。
その記録材料としては、ＧｅＴｅ−Ｓｂ_２Ｔｅ_３擬似二元系組成を有するＧｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５などの化合物組成に代表されるＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅ三元合金材料、及びＳｂ_７０Ｔｅ_３０共晶組成近傍の合金を主成分とするＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅに代表されるＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料がある。前者のＧｅＳｂＴｅ系材料はＤＶＤ−ＲＡＭとして、後者のＡｇＩｎＳｂＴｅ系材料は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ及びＤＶＤ＋ＲＷとして広く実用化されている。これらの相変化型光情報記録媒体は、何れも螺旋状又は同心円状の溝を有するプラスチック基板上に、下部保護層、記録層、上部保護層、反射層を基本的な層として設けた積層構造を有し、２値情報の記録・再生を行うものである。

一方、近年、デジタル化の進展やブロードバンドの普及に伴って扱う情報量が増大し、高密度かつ高速でデータを記録・再生できる新たな記録媒体が求められている。このような背景から、上記相変化型光記録媒体においては、記録再生波長の短波長化や開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）の増大により、集光ビーム径を小さくして記録マークのサイズを小さくし、高密度化及び高速化を狙った技術開発が盛んに行われている。例えば、現状の記録型ＤＶＤは、記録再生波長λ＝６５０ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．６５、記録容量４．７ＧＢであるが、記録再生波長をλ＝４００〜４２０ｎｍに短波長化し、開口数ＮＡ＝０．８５とした記録容量２０ＧＢ以上の光記録システムが提案されている（特許文献１）。しかしながら、このシステムでは、高ＮＡ化によってＤＶＤとの互換が難しくなり、加えて指紋などの記録媒体面の汚れに弱いという致命的な問題を抱えていた。
これに対し、開口数ＮＡを従来の記録型ＤＶＤシステムの０．６５程度に保ったままで高密度化及び高速化を実現する技術として多値記録方式が注目されている。本発明者らは、アモルファス記録マークの周辺結晶部に対する占有率の違いにより多値情報を記録し、記録容量２０ＧＢ以上を達成する方法について既に提案している（非特許文献１）。

以下、この非特許文献１の技術について説明する。
図１に、マーク占有率とＲｆ信号の概念図を示す。記録マークは各セルの略中心に位置している。記録マークが書換え可能な相変化材料の相状態或いは基板の凹凸形状として記録された位相ピットでも同じ関係となる。記録マークが基板の凹凸形状として記録された位相ピットの場合は、Ｒｆ信号の信号利得が最大となるように位相ピットの光学的溝深さをλ／４（λは記録再生レーザの波長）とする必要がある。Ｒｆ信号値は、記録再生用の集光ビームがセルの中心に位置する場合の値で与えられ、１つのセルに占める記録マークの占有率の大小によって変化する。一般的にＲｆ信号値は、記録マークが存在しないときに最大となり、記録マークの占有率が最も高いときに最小となる。
このような面積変調方式により、例えば、記録マークパタン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行うと、各記録マークパタンからのＲｆ信号値は図２のような分布を示す。Ｒｆ信号値は、その最大値と最小値の幅（ダイナミックレンジ、ＤＲ）を１として正規化された数値で表記されている。記録再生は、λ＝６５０ｎｍ、ＮＡ＝０．６５（集光ビーム径＝約０．８μｍ）の光学系を用いて行い、セルの円周方向長さ（以下、セル長と記す）を約０．６μｍとした。このような多値記録マークは、図３のような記録ストラテジで、記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、ボトムパワーＰｂのパワー及びその開始時間をパラメータとしてレーザ変調することにより形成できる。

上記のような多値記録方式においては、記録線密度を上げていく（＝セル長を短くしていく）と、次第に集光ビーム径に対してセル長の方が短くなり、対象となるセルを再生するとき、集光ビームが前後のセルにはみ出すようになる。そのため対象となるセルのマーク占有率が同じでも、前後のセルのマーク占有率の組合せにより、対象となるセルから再生されるＲｆ信号値が影響を受ける。即ち、前後のマークとの符号間干渉が起こるようになる。この影響で、図２に示すように、各パタンにおけるＲｆ信号値は偏差を持った分布になる。即ち、対象となるセルがどの記録マークのパタンであるかを判定するためには、各記録マークから再生されるＲｆ信号値の間隔が、前記偏差以上に離れている必要がある。図２の場合、各パターン番号の記録マークのＲｆ信号値の間隔と偏差はほぼ同等であり、記録マークパタンの判定ができる限界になっている。

この限界を打破する技術として提案されたのが、非特許文献１に開示された、連続する３つのデータセルを用いた多値判定技術である。この技術は、連続する３つのデータセルの組み合わせパターン（８値記録時、８^３＝５１２通り）からなる多値信号分布を学習し、そのパターンテーブルを作成するステップと、未知データの再生信号結果から３連続マークパターンを予測した後、前記パターンテーブルを参照して再生対象となる未知信号を多値判定するステップとからなる。これにより、再生時に符号間干渉が生じるような従来のセル密度或いはＳＤＲ値においても、多値信号判定のエラー率を低くすることが可能になった。ここでＳＤＲ値とは、多値階調数をｎとした時の各多値信号の標準偏差σｉの平均値と、多値Ｒｆ信号のダイナミックレンジＤＲとの比＝Σσｉ／（ｎ×ＤＲ）で表され、２値記録におけるジッターに相当する信号品質である。一般に、多値階調数ｎを一定とすると、多値信号の標準偏差σｉが小さいほど、且つダイナミックレンジＤＲが大きいほどＳＤＲ値は小さくなり、多値信号の分別性が良くなってエラー率は低くなる。逆に、多値階調数ｎを大きくすると、ＳＤＲ値は大きくなりエラー率は高くなる。
このような多値判定技術を用いると、例えば多値階調数を８に増やして、各Ｒｆ信号値の分布が重なり合ってしまう図４のような場合でも、８値の多値判定が可能となる。

以上の多値記録方法及び特許文献２に開示された記録方法は、２値記録では、繰り返しオーバーライトを行なったときに既に記録されているマークを消し残りなく消去し新しいマークを記録することができる方法として採用されている。この方法は、Ｓｂ−Ｔｅ系の共晶組成を基本とした相変化記録層材料を用いる場合に有効である。レーザー光を用いて、記録パワーＰｗを照射し、融点付近或いはその温度以上まで記録層の温度を上昇させた後、レーザー光をボトムパワーＰｂまで下げて記録層を冷却すると、急冷により非晶質相が形成される。その後、記録パワーより低い消去パワーＰｅをパルス状でなく連続光で照射し、再び融点付近まで記録層を加熱する。このとき、一旦溶融状態になった後、除冷されて結晶化温度以上の温度領域で再結晶化が起きる。以前に記録された記録マークは、この原理によって、マーク端部からトラック中心に向かって再結晶化が進行することで消すことが可能である。従って、記録マークの形状は図３のようになっている。この方法を多値記録に適用し、ボトムパワーＰｂ、消去パワーＰｅの照射時間を調整してマーク長を制御する。この方法を用いればマーク長の制御だけでなく、繰り返しオーバーライト特性も初回記録と同様の特性を保つことができる。
しかしながら、上記記録方法はマーク長制御に関しては優れているが、高い記録パワー、消去パワーが必要になってくる。特に波長４０５ｎｍの青紫ＬＤを用いて高密度記録を行なうためには、基本セル長が一層短くなり、記録される溝のピッチも狭くなるため、記録時の隣接トラックのクロスイレース、オーバーライト時の記録層の繰り返し熱履歴、基板の熱変形の影響が大きくなる。また、記録線速がより高速になると、照射パワーがより高くなるためこの影響が大きくなる。更に、記録パワーに対するマージン、特に高いパワー側のマージンが狭くなってしまう。

特開平１０−３２６４３５号公報 特開２００１−８４５９１号公報 Ｄａｔａ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｐａｔｔｅｒｎ Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ ２００１，Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ２００１，Ｐｄ−２７

多値記録方法において、データの再生エラー率を１０^−４以下にするためには、次の（１）〜（６）を満たす必要がある。
（１）前記ＳＤＲを低くすること
（２）記録前、記録後の反射信号の変動がないこと
（３）媒体欠陥がないこと
（４）高温高湿環境下の結晶化によるマーク面積の減少、反射率の減少がないこと
（５）記録媒体、記録再生装置のＬＤ（レーザダイオード）及び再生信号処理に関わる回路のノイズがないこと
（６）媒体のノイズが小さいこと
即ち、多値の各レベル（８値ならば０〜７レベル）毎の再生反射信号において、０（記録マークなし）と７（１セルでの最長マーク）の振幅が大きく取れ、しかも各レベル間の信号間隔が広く等間隔で反射信号の変動が小さいことである。中でも（１）を限りなく小さくすることが必須である。そのためには記録媒体の記録材料とその構成元素の組成比、保護層材料、反射層材料、及び各層の膜厚を最適化し、記録方法即ちレーザー光の照射条件を最適化することにより、所定の長さの記録マークを形成し且つ繰り返しオーバーライトを行っても、前のマークが確実に消去され所定の長さのマークが再形成されるようにしなければならない。

しかし、多値記録では、１つのセルの長さを短くし、更にそのセル内でマーク面積を変調させるため、レベル１は非常に小さいマークとなる。しかも、各レベルのマークは常にセルの中心位置に対称に記録されなければならない。例えばＬＤのビーム径０．５４μｍ、セル長０．２４μｍでは、レベル１のマークが０．０３μｍとなるため、ビーム径の僅か５．５％という短い長さのマークになる。このような小さいマークを精密に制御するためには、記録媒体の最適化、記録方法の最適制御が要求される。更に、このように小さいマークの面積を各レベル毎に制御することができても、より高い記録パワー、より高い消去パワーの場合には、隣接トラックへの熱によるクロスイレース、繰り返しオーバーライト劣化が生じる。
一方、相変化記録層に用いるＳｂ−Ｔｅ系は、記録線速が速くなるとＴｅ量に対するＳｂ量の比（Ｓｂ／Ｔｅ）を大きくする必要があり、その場合、高温環境下の保存性が劣化し易いため、主にＧｅを添加して劣化を抑制している。しかし、あまり多く添加すると、再結晶化によりマークを制御する方法に対して制御がし難くなってくる。
そこで本発明では、高感度で記録でき、クロスイレースを低減でき、しかも記録特性のパワーマージンが広がり、繰り返し記録特性、保存性を劣化させない多値情報記録媒体とその記録方法の提供を目的とする。

上記課題は次の１）〜７）の発明（以下、本発明１〜７という）によって解決される。
１） 光照射による非晶質相と結晶相の可逆的相変化及び各相の光学定数の変化を利用して記録再生を行なうことができる相変化記録層を有し、一定の長さのセルの中心位置に対称に且つマーク面積を変えて記録し、非晶質マークと該非晶質マーク間の結晶部を含む領域から反射される反射光強度のレベルで３値以上の記録を行なうことが可能な多値情報記録媒体であって、該相変化記録層の再結晶上限線速が記録線速以下であることを特徴とする多値情報記録媒体。
２） 記録線速Ｖｒと再結晶上限線速Ｖｃが、次の関係式を満たすことを特徴とする１）記載の多値情報記録媒体。
０．５＜Ｖｃ／Ｖｒ≦１
３） 光照射側の相変化記録層と保護層の間に、膜厚１〜５ｎｍの界面層を有することを特徴とする１）又は２）記載の多値情報記録媒体。
４） １）〜３）の何れかに記載の多値情報記録媒体に記録、消去するためのパルス状の照射光が、少なくとも記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、ボトムパワーＰｂのパルスからなり、各パルスのパワーの大きさと照射時間で制御が行われる記録方法において、多値数ｍ（ｍは３以上の整数）、各レベルｉ（ｉは０からｍ−１までの整数）のマークを、各レベルに応じて、記録パワー照射パルスが１個又は２個の照射光を用いて記録することを特徴とする多値情報記録媒体の記録方法。
５） ０．１≦Ｐｅ／Ｐｗ≦０．５、Ｐｂ＜Ｐｒ（再生パワー）であることを特徴とする４）記載の多値情報記録媒体の記録方法。
６） 全てのレベルのマークがＰｗ、Ｐｅ、Ｐｂで制御され、記録パワー照射パルスが２個である照射光を用いて記録することを特徴とする４）又は５）記載の多値情報記録媒体の記録方法。
７） 基本セルの領域の中が結晶状態のみであるレベル０のマークを記録するに際し、Ｐｅ＜Ｐｗ２≦Ｐｗである第２の記録パワーＰｗ２とＰｅで制御される複数の照射パルスを用いることを特徴とする４）又は５）記載の多値情報記録媒体の記録方法。

以下、上記本発明について詳しく説明する。
レーザー光を媒体に照射し、記録層を溶融後、急冷又は徐冷によりマークの記録及び消去を行なう場合、特に溶融状態にしてから徐冷し再結晶化させてマーク長を制御する場合は、結晶核がある大きさに形成されたのち成長していく核形成・成長過程ではなく、結晶成長優先モードを利用している。この場合、最適消去パワー程度の大きさのパワーを連続的に照射した時に、記録線速よりも１．５〜３ｍ／ｓ高い線速で、再結晶化から非晶質相形成への転換が始まり、それより速い線速では非晶質相が形成されるように、記録材料の構成元素や組成を決める。
その手段としては、ＬＤ波長４０５ｎｍ、対物レンズＮＡ０．６５の光学ヘッドを用いて、記録媒体を一定線速で回転させながら、予め結晶化されている記録媒体の盤面の溝部に６ｍＷの連続光（ＤＣ光）を一回照射して、そのときの反射光の電圧を測定する。具体的には、線速３．５ｍ／ｓで回して、ＤＣ光を１トラック照射して反射光の電圧を測定する。これをトラックを変えながら、線速を０．５ｍ／ｓずつ増やしていき、同様の評価を行なう。ある線速から、溝の中心付近で非晶質相が形成されることにより、反射電圧が減少し始め、それ以上速くなると非晶質相が溝全体に形成され更に減少していく。この反射電圧、即ち反射率が減少し始める線速を再結晶上限線速と定義する（図５参照。なお、図中の◆は、再結晶上限線速範囲のうち、最大となる場合の規格化反射電位の線速依存性、◇は、同じく最小となる場合の規格化反射電位の線速依存性を表す。）。従来の記録媒体に記録すべき記録線速Ｖｒと再結晶上限線速Ｖｃの関係は、Ｖｒ＝Ｖｃ−αで、α＝１．５〜３．０ｍ／ｓである。

記録マークの形状は、図３に示すようなパルス波形で記録すれば、図３の上部に示すようになる。マーク後端部は、トラック中心では温度が高く非晶質相が残っているが、トラック端では温度は低いものの結晶化温度以上になっており、再結晶化がトラック端からトラック中心に向かって進行していくため、図のような形状になる。
相変化記録層は、Ｓｂ、Ｔｅを基本とし、Ｓｂ／Ｔｅ＝１．５〜４．０、好ましくは、２．０〜３．８とする。Ｇｅを添加して、高温環境、或いは再生パワーを連続的に照射した時のマークの結晶化を抑制する。特にＳｂ量が７５原子％を超えると信頼性が低下してくる。従来のように再結晶上限線速より記録線速が低いモードで記録を行なう場合には、Ｓｂ量を増やす必要があるためＳｂ／Ｔｅ比が高くなり信頼性が低下し易い。また、高い記録パワーの光を照射し、より急冷な媒体構成にする必要があるため、隣接トラックの熱の広がりによるクロスイレースの影響が大きくなる。また、高い記録パワー、消去パワーを必要とするため、繰り返しオーバーライトを行なった場合に特性が劣化してしまう。更に、基板と記録層の間の保護層の膜厚がより薄くなると、基板への熱のダメージが大きくなる。

再結晶化優先モードの場合、記録パワー、ボトムパワー、消去パワーの順にパワーを照射すると、消去パワーの照射による熱の広がりで、マーク先端の一部が再結晶化されてしまい、レベル１のマークのように非常に短いマークが一層短くなり易い。
そこで上述のように、従来技術ではＶｃ＞Ｖｒとしているのに対し、本発明ではＶｃ≦Ｖｒ、更に好ましくは、０．５＜Ｖｃ／Ｖｒ≦１となるようにする。即ち、非晶質相形成優先条件とする。図６に示すように、Ｖｒ＝Ｖｃ＋α（α＝０〜＋２．５ｍ／ｓ）とすることが好ましい。Ｖｃは、相変化記録層材料の構成元素の組成比によって決まる。３種類以上の構成元素からなる場合は組成比によって取りうるＶｃが同じになる場合もあるが、その場合は保存性、繰り返し記録特性の良い組成比を選択する。なお、図６中の◆及び◇の意味は、図５の場合と同じである。

本発明に用いる相変化記録層材料としては、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｚｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｍｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｍｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｂ、Ｇａ−Ｓｎ−Ｓｂ、Ｉｎ−Ｓｂなどが挙げられる。
本発明では、記録線速６ｍ／ｓ以上で記録できるようにするため、Ｓｂ−Ｔｅを基本とした系を用いる場合には、少なくともＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅからなり、Ｇｅ１０原子％以下、Ｓｂ６５〜７５原子％、Ｔｅ１５〜２５原子％のものが好ましい。更に、これに添加する他の元素としては、Ｍｎ、Ｓｎ、Ｉｎ、Ｇａが好ましく、添加量は１〜１０原子％の範囲である。

本発明の多値情報記録媒体の層構成の一例を図１１に示す。基本構成としては、基板１上に、下部保護層２、相変化記録層４、上部保護層５、反射層７をこの順に積層するか、或いは、その逆順に積層するが、図１１では更に界面層３を設けた例を示している。
基板は、波長４０５ｎｍの青紫色レーザ光以上の波長で透過率が高く、しかも複屈折が小さく、吸湿性が小さいものが好ましい。ガラス基板は変形や反りが殆どなく機械特性まで考慮すれば最適である。しかし、実用的には安価で加工し易い材料が好ましく、ポリカーボネートが良い。
下部及び上部保護層には、ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物であって、ＺｎＳ：ＳｉＯ_２＝３０〜９０：７０〜１０（モル比）が好ましく用いられる。中でも５０：５０〜８０：２０のものが好ましい。その他の保護層材料としては、酸化物、窒化物を用いても良い。
反射層にはＡｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｎｄ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｂｉ、その他の遷移金属元素、希土類元素を用いる。中でも、Ａｇ又はＡｇ９５原子％以上の合金が好ましい。媒体に入射する光の波長が短くなると膜表面の凹凸の影響を受け易いため、表面が平滑であるＡｇが最適であるが、高温環境下で凝集、結晶粒成長の変化が起こるため、合金がより好ましい。添加元素の量は熱伝導率を大きく下げないように高々２原子％とする。Ａｇ合金の場合においても、接触する保護層にＺｎＳ、ＺｎＳＳｉＯ_２を用いた場合は、高温環境下でＡｇとＳの化合物ができ易いので、反射層と保護層の間に酸化物、窒化物、炭化物層などからなる硫化防止層６を設ける必要がある。

記録層の膜厚は５〜２５ｎｍであり、１０〜２０ｎｍが好ましい。下部保護層の膜厚は４０〜２５０ｎｍ、上部保護層の膜厚は５〜２０ｎｍであり、上部保護層の膜厚は１０〜１４ｎｍが好ましい。硫化防止層の膜厚は２〜１０ｎｍが良い。反射層の膜厚は１００〜１５０ｎｍが良い。
記録媒体の各層は厚さ０．６ｍｍの基板上にスパッタリング法により形成される。
基板の溝深さは２０〜３５ｎｍ、溝幅は０．２〜０．３μｍ、溝ピッチは０．４０〜０．５０μｍである。溝ピッチは、記録容量を増加させるために狭くするが、その場合、隣接トラックへの記録消去時の熱の広がりにより、隣接トラックの記録マークが消去され易くなると共に、信号を再生するときに隣接トラックの信号が回り込むため再生信号の劣化が起き易くなる。

上記各層の条件を満たす記録媒体のサンプルを作製した。記録線速６ｍ／ｓで記録できるように相変化記録層にはＧｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝５：６８：２７（原子％）を用い膜厚１４ｎｍとした。下部保護層にはＺｎＳ：ＳｉＯ_２＝７０：３０（モル比）を用い、膜厚５０ｎｍとした。上部保護層にはＺｎＳ：ＳｉＯ_２＝８０：２０（モル比）を用い、膜厚１１ｎｍとした。更にその上に、ＳｉＣからなる膜厚３ｎｍの硫化防止層、膜厚１４０ｎｍのＡｇ反射層を設けた。
次いでＬＤ波長８００ｎｍ、ビーム径２００μｍ×１μｍ（半径方向×トラック方向）の大口径ＬＤを用いた初期化装置で初期化し、記録層を結晶状態にした。
この記録媒体に対し、図７に示すような公知の照射パルス波形で記録を行った。記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、ボトムパワーＰｂを含む各記録条件を表１に示すが、これは８値記録の場合の記録条件である。しかし、従来から用いられてきたこれらの条件では、マーク後端部が長くなってしまう。特にＭ５〜Ｍ７を各々単独で連続的に記録した場合に、各レベルの反射率差が小さくなってしまい、これらマークをランダムに記録した場合に、各レベルのマークの識別が難しくなってしまう。これではデータエラー率が大きく情報再生できないことになる。この場合、非晶質相が形成され易く、再結晶化速度が遅いため、マーク後端部が狙いよりも長くなってしまう。従って、狙いのマークを形成するためには、記録方法、即ち照射パルス波形制御方法を変える必要がある。

そこで、本発明では、図８及び図９に一例を示す照射パルス波形を用いて、各レベルのマークが、一定の長さでしかもセルの中心位置に対称に形成されるようにする。
図８は記録マークをＰｗとＰｅの２つのパワーで制御し、記録パワー照射パルスを１個とする場合を示す。記録媒体は非晶質相優先構成になっているために、記録層が融点以上になるように記録パワーを照射すれば、照射時間内でマークが形成される。その後、消去パワーＰｅを照射することで、前マークを消去すると共にマーク長を制御する。Ｐｅの大きさは、Ｐｅ／Ｐｗが０．５以下とすることが望ましい。Ｐｗが高くなるとＰｅも高くなり且つＰｅが連続照射されるため、Ｐｅが高くなるにつれて記録層の融点付近まで温度が上昇した場合にはマークが形成されてしまうし、オーバーライト時は、前マークを消去することが難しくなる。従って、Ｐｅの大きさとしては、記録層の結晶化温度を超える程度の温度となるようにする必要はあるが、高すぎない方が良い。融点を超えない最大Ｐｅは、ＬＤ波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．６５の光を照射した場合は４ｍＷ以下である。Ｐｗが最大１０ｍＷであれば、Ｐｅ／Ｐｗ＝０．４以下が好ましいことになる。一方、最低Ｐｅは、１ｍＷ程度であるから、Ｐｅ／Ｐｗは０．１以上、好ましくは０．１５以上である。

図９の照射パルス波形は、より長いマークを記録する場合に適用する。例えば最大８値ならばＭ４以上のレベルに適用する。記録パワー照射パルスが２個あるが、先頭パルス照射時間Ｔｍｐ１、後パルス照射時間Ｔｍｐ２は異なっていても良い。記録パワーも同様に異なっていても良い。また、図８、図９何れも、レベル毎にＴｍｐ１、Ｔｍｐ２、Ｔｃｌは異なっていても良い。各レベルで時間を変えることにより精密なマーク長制御が可能になる。
以上の記録媒体及び記録方法は、初めて記録する場合は問題ないが、繰り返し記録を可能にするためには、前マークを確実に消去することが要求される。この場合、特にＭ０レベルは結晶状態であるために、消し残りがあるとＳＤＲが増加してしまう。そこで結晶化を促進するために図１０に示すような第２の記録パワーＰｗ２とＰｅで制御される複数のパルスを照射し、記録する場合に比べて短いパルス時間と短いパルス間隔にして消去する。Ｐｗ２は記録パワーＰｗと同じか低い値とする。パルス時間は、長すぎるとマーク形成されてしまうのでＴｍｐ１の１／２以下であって、１ｎｓｅｃ以上が好ましい。また、この方法は、Ｍ０だけでなく、Ｍ１〜Ｍ７の内のより短いマークであるＭ１〜Ｍ４までの各パルス照射後に適用しても良い。

一方、記録方法によりオーバーライト特性を向上させる手段以外に、媒体に結晶成長を促進させるための界面層を設ける手段がある（図１１参照）。界面層自体は、熱により上下に接する層と反応したり構成元素が拡散したりしないことが好ましい。界面層は、光照射側であって、下部保護層と記録層の間に設けることが好ましい。これにより、下部保護層の熱による変化や繰り返し記録した場合の反射率の低下が抑制される。また、界面層の光吸収は小さい方が良く、膜厚は１〜５ｎｍ、好ましくは１〜３ｎｍ程度が良い。結晶成長の促進によりオーバーライト特性は向上するが、隣接トラックへの熱拡散により隣接トラックのマークが消去されてしまうクロスイレースが大きくなる可能性があるので、これを抑制するために、上部保護層、記録層の膜厚を極力薄くして熱を反射層側へ逃がし、オーバーライト特性を効果的に向上させることが好ましい。
界面層の材料としては、酸化物や複合酸化物が好ましく、具体例としては、ＺｎＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＳｉＯ_２、ＩｎＯ、ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ−Ｍｇ−Ｏ、Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ、Ｔａ_２Ｏ_５が挙げられる。

本発明によれば、高感度で記録でき、クロスイレースを低減でき、しかも記録特性のパワーマージンが広がり、繰り返し記録特性、保存性を劣化させない多値情報記録媒体とその記録方法を提供できる。

以下、実施例及び比較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。

（実施例１）
溝深さ２１ｎｍ、溝幅０．３０μｍ、溝ピッチ０．４６μｍの案内溝を有するポリカーボネート（商品名ＳＴ３０００、帝人バイエルポリテック製）上に、スパッタリング法により、ＺｎＳＳｉＯ_２（モル比７０：３０）からなる膜厚５０ｎｍの下部保護層、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝４：６８：２８（原子％）からなる膜厚１４ｎｍの記録層、ＺｎＳＳｉＯ_２（モル比８０：２０）からなる膜厚１１ｎｍの上部保護層、ＳｉＣからなる膜厚３ｎｍの硫化防止層、Ａｇからなる膜厚１４０ｎｍの反射層を順に形成した。
次いで、その上に、スピンコート法で紫外線硬化樹脂（大日本インキ製ＳＤ３１８）を膜厚７μｍ形成し環境保護層とした。
更に、その上に、厚さ１００μｍの紫外線硬化型樹脂（日本化薬ＤＶＤ００３）からなる接着層を介して膜のない厚さ０．６ｍｍの基板を貼り合わせ、情報記録媒体を得た。
続いて、ＬＤ波長８００ｎｍ、ビーム径１１００μｍ×１μｍ（半径方向×トラック方向）の大口径ＬＤを用いた初期化装置により、盤面パワー５５０ｍＷ、線速３ｍ／ｓ、ヘッド送り３６μｍ／ｒで記録層を結晶化させた。
この記録媒体に対し、波長４０５ｎｍのＬＤ（レーザーダイオード）、対物レンズの開口率（ＮＡ）０．６５、ビーム径０．５４μｍのピックアップヘッドを用い、媒体の盤面に消去パワー６ｍＷを連続的に照射し、線速を３ｍ／ｓから０．１ｍ／ｓずつ増やし、８ｍ／ｓまで上げた。この間、反射信号の電圧をモニターしていったところ、線速４．０ｍ／ｓで反射信号の減少が見られた。即ち、この記録媒体の再結晶上限線速は４．０ｍ／ｓということになる。
次に、上記と同じピックアップヘッドを用い、媒体の盤面に記録を行った。照射される記録パワーＰｗは６．５ｍＷとし、ボトムパワーＰｂは再生パワー０．５ｍＷより小さい０．２ｍＷとした。基本セル長を０．２４μｍとし、マークのない状態を“０”レベル、長さ０．０３μｍ即ち基本セル長の１／８の長さのマークを“１”レベル、以下、２／８〜７／８の長さのマークを“２”〜“７”レベルとし、最大８値の多値記録を行なった。記録線速は６ｍ／ｓとし（即ち、Ｖｃ／Ｖｒ＝４／６≒０．６７）、基本セル長のマークを記録するためのクロック周波数は２５ＭＨｚとした。記録条件は表２に示す通りである。
以上の条件で、隣接トラックを連続５トラック記録後、３トラック目のＳＤＲを測定したところ、２．６％になった。なお、ＳＤＲの測定は次のようにして行った。
即ち、３９セクター（１セクター当り１２２１個のセル数とする）分のデータを取り込んだ。次に１トラックに記録した信号を取り込み、ハイパスフィルター（ｈｉｇｈ ｐａｓｓ ｆｉｉｌｔｅｒ）により１ｋＨｚ以下の低周波の反射信号変動を除去した。Ｍ０マークを５セル連続で、かつＭ７マークを７セル連続で記録し、セクターマークとした。このデータを用いてＡＧＣ処理を行ないトータルのＳＤＲ値を求めた。ＡＧＣ処理とは、Ｍ０、Ｍ７の反射電圧を基準にして、これらの信号を、Ｍ０を０．８Ｖ、Ｍ７を０．１Ｖの電圧に増幅し、次いで記録されているランダム信号を増幅した後、波形等価（ＥＱ）処理を行ない、各レベルの反射信号電圧の標準偏差を求める作業である。

（比較例１）
実施例１と同じ媒体に対し、表２の記録条件を、前述した表１に示す記録条件に変えた点以外は、実施例１と同様にして記録を行ったところ、記録パワー７．５ｍＷでＳＤＲが５．０％であった。

（実施例２〜４、比較例２〜４）
記録層材料を表３に示す組成のものに変えた点以外は、実施例１と同様にして実施例２〜４、及び比較例２〜４の情報記録媒体を作製した。各記録層の再結晶上限線速を表３に示す。
実施例２〜４の記録媒体に対し、実施例１と同様にして記録した後、ＳＤＲを測定したところ、表３のようになった。
また、比較例２〜４の記録媒体に対し、記録パワー７．５ｍＷで記録した後、ＳＤＲを測定したところ、表３のようになった。
これらの結果から、本発明では、従来よりも感度が良くなり、しかもクロスイレースの影響を小さくできることが分る。

（実施例５）
実施例１と同じ記録媒体に対し、表４の記録条件で記録した。Ｐｗを６．５ｍＷ、Ｐｗ２を４ｍＷとして５トラックを連続して記録したところ、１回目記録のＳＤＲは２．７％であった。その後、同一トラックを１０回、１００回、１０００回、同じ条件でオーバーライトした後のＳＤＲは、１０回２．７％、１００回２．８％、１０００回２．８％となり、１０００回後は初回より０．２％程度の増加であった。

（実施例６）
溝深さ２１ｎｍ、溝幅０．３０μｍ、溝ピッチ０．４６μｍの案内溝を有するポリカーボネート（商品名ＳＴ３０００、帝人バイエルポリテック製）上に、スパッタリング法により、ＺｎＳＳｉＯ_２（モル比７０：３０）からなる膜厚５０ｎｍの下部保護層、Ａｌ_２Ｏ_３からなる膜厚２ｎｍの界面層、Ｇｅ：Ｓｂ：Ｔｅ＝４：６８：２８（原子％）からなる膜厚１４ｎｍの記録層、ＺｎＳＳｉＯ_２（モル比８０：２０）からなる膜厚１１ｎｍの上部保護層、ＳｉＣからなる膜厚３ｎｍの硫化防止層、Ａｇからなる膜厚１４０ｎｍの反射層を順に形成した。
次いで、その上に、スピンコート法で紫外線硬化樹脂（大日本インキ製ＳＤ３１８）を膜厚７μｍ形成し環境保護層とした。
更に、その上に、厚さ１００μｍの紫外線硬化型樹脂（日本化薬ＤＶＤ００３）からなる接着層を介して膜のない厚さ０．６ｍｍの基板を貼り合わせ、情報記録媒体を得た。
続いて、ＬＤ波長８００ｎｍ、ビーム径１１００μｍ×１μｍ（半径方向×トラック方向）の大口径ＬＤを用いた初期化装置により、盤面パワー７５０ｍＷ、線速４ｍ／ｓ、ヘッド送り３６μｍ／ｒで記録層を結晶化させた。
この記録媒体に対し、波長４０５ｎｍのＬＤ（レーザーダイオード）、対物レンズの開口率（ＮＡ）０．６５、ビーム径０．５４μｍのピックアップヘッドを用い、媒体の盤面に消去パワー６ｍＷを連続的に照射し、線速を３ｍ／ｓから０．１ｍ／ｓずつ増やし、８ｍ／ｓまで上げた。この間、反射信号の電圧をモニターしていったところ、線速４．３ｍ／ｓで反射信号の減少が見られた。即ち、この記録媒体の再結晶上限線速は４．３ｍ／ｓということになる。
次に、この記録媒体に対し、Ｐｅ／Ｐｗを変えた点以外は表４に示す記録条件で記録した。Ｐｗを６．５ｍＷ、Ｐｅを２．４ｍＷとして（即ち、Ｐｅ／Ｐｗ＝２．４／６．５＝０．３６９）、５トラック連続で記録したところ、１回目記録のＳＤＲは２．６％であった。更に、同一トラックを１０回、１００回、１０００回オーバーライトしたところ、各回数のＳＤＲは殆ど変化がなく２．７％であった。

マーク占有率とＲｆ信号の概念図。 非特許文献１の面積変調方式により、記録マークパタン数（多値レベル数）＝６で多値記録を行った場合の、各記録マークパタンからのＲｆ信号値の分布を示す図。 図２の多値記録を行うための記録ストラテジを示す図。 多値階調数を８に増やすことにより、各Ｒｆ信号値の分布が重なり合ってしまう例を示す図。 再結晶上限線速を説明するための図。 記録線速Ｖｒと再結晶上限線速Ｖｃの好ましい関係を説明するための図。 公知の照射パルス波形を示す図。 本発明の照射パルス波形の一例を示す図。 本発明の照射パルス波形の他の例を示す図。 結晶化を促進するために複数のパルスを照射して消去する例を示す図。 本発明の多値情報記録媒体の層構成の一例を示す図。

符号の説明

Ｐｗ 記録パワー
Ｐｗ２ 第２の記録パワー
Ｐｅ 消去パワー
Ｐｂ ボトムパワー
Ｍ０ レベル０のマーク
Ｍ１ レベル１のマーク
Ｔｍｓ 記録パワー照射開始時間
Ｔｍｐ 記録パワー照射時間
Ｔｍｐ１ 先頭パルス照射時間
Ｔｍｐ２ 後パルス照射時間
Ｔｃｌ ボトムパワー照射時間
Ｔｅ 消去パワーの照射時間
Ｔｅ２ 第２の記録パワーの照射時間
◆ 再結晶上限線速範囲のうち、最大となる場合の規格化反射電位の線速依存性
◇ 再結晶上限線速範囲のうち、最小となる場合の規格化反射電位の線速依存性

Claims (7)

1. 光照射による非晶質相と結晶相の可逆的相変化及び各相の光学定数の変化を利用して記録再生を行なうことができる相変化記録層を有し、一定の長さのセルの中心位置に対称に且つマーク面積を変えて記録し、非晶質マークと該非晶質マーク間の結晶部を含む領域から反射される反射光強度のレベルで３値以上の記録を行なうことが可能な多値情報記録媒体であって、該相変化記録層の再結晶上限線速が記録線速以下であることを特徴とする多値情報記録媒体。
2. 記録線速Ｖｒと再結晶上限線速Ｖｃが、次の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の多値情報記録媒体。
   ０．５＜Ｖｃ／Ｖｒ≦１
3. 光照射側の相変化記録層と保護層の間に、膜厚１〜５ｎｍの界面層を有することを特徴とする請求項１又は２記載の多値情報記録媒体。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の多値情報記録媒体に記録、消去するためのパルス状の照射光が、少なくとも記録パワーＰｗ、消去パワーＰｅ、ボトムパワーＰｂのパルスからなり、各パルスのパワーの大きさと照射時間で制御が行われる記録方法において、多値数ｍ（ｍは３以上の整数）、各レベルｉ（ｉは０からｍ−１までの整数）のマークを、各レベルに応じて、記録パワー照射パルスが１個又は２個の照射光を用いて記録することを特徴とする多値情報記録媒体の記録方法。
5. ０．１≦Ｐｅ／Ｐｗ≦０．５、Ｐｂ＜Ｐｒ（再生パワー）であることを特徴とする請求項４記載の多値情報記録媒体の記録方法。
6. 全てのレベルのマークがＰｗ、Ｐｅ、Ｐｂで制御され、記録パワー照射パルスが２個である照射光を用いて記録することを特徴とする請求項４又は５記載の多値情報記録媒体の記録方法。
7. 基本セルの領域の中が結晶状態のみであるレベル０のマークを記録するに際し、Ｐｅ＜Ｐｗ２≦Ｐｗである第２の記録パワーＰｗ２とＰｅで制御される複数の照射パルスを用いることを特徴とする請求項４又は５記載の多値情報記録媒体の記録方法。
   

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