JP2007328873A - 追記型多層光ディスク、記録方法、再生方法、および記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高品質な追記型多層光ディスクを製造しやすくする。
【解決手段】波長４０５ｎｍ前後の青系ないし青紫系レーザにより記録または再生が行われる複数の記録層を持ち、これらの記録層各々が有機色素を用いた記録膜を含んで構成される。複数の記録層は、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形する層（図８ａ）と、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形しない層（図８ｂ）の、両方の層を有することができる。
【選択図】 図８

Description

この発明は、片面当たり２層以上の記録層を有する追記型多層光ディスクに関する。

追記型多層光ディスクとして、記録層にＬ０層とＬ１層を持つ２層ＤＶＤ−Ｒディスクが実用化されている。この２層ＤＶＤ−Ｒにおいて、通常、Ｌ０層はポリカーボネート基板上に設けられ、Ｌ１層は紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）等による中間層上に設けられている。

ＤＶＤ−Ｒ等の追記型光ディスクでは、色素の化学反応による発熱で基板樹脂が変形することによりマークが記録される。そのため基板樹脂の加熱時の体積変化量が記録マークの品質を左右する。この記録マークの品質を確保することを主眼とした先行技術として、特許文献１がある。この特許文献１では、中間層に形成された溝の変形を抑制することにより、中間層上に設けられた記録層の記録特性の劣化を防いでいる。すなわち、Ｌ１層の紫外線硬化樹脂の熱特性を規定することで、２層ＤＶＤ−Ｒにおいて記録マークの品質を確保している（特許文献１の段落０００７等参照）。なお、その他の関連先行技術として、特許文献２がある。
特開2005-332564号公報 特開2005-129199号公報

次世代の追記型多層光ディスク（例えば波長４０５ｎｍレーザを用いる片面２層ＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒ）では、その記録原理が必ずしも現行の（波長６５０ｎｍレーザを用いる）ＤＶＤ−Ｒと等しくないため、特許文献１の手法をそのまま次世代の追記型多層光ディスクに当てはめることはできない。また、特許文献１は、Ｌ１層のパターン転写用フォトポリマーと接着用フォトポリマーの特性に差をつけるというもので、Ｌ０層など他の記録層については配慮が欠けている。

特許文献２はＬ１層に用いるフォトポリマーの特性のみを規定したもので、Ｌ１層のみならずＬ０層（更には、３層以上の多層ディスクではＬ０、Ｌ１以外の記録層）のフォトポリマーの特性を考慮するものではなく、次世代追記型多層光ディスクにおける記録原理や反射率変化等についても配慮されていない。

この発明の課題の１つは、波長が４５０ｎｍ以下の短波長レーザにより記録または再生が行われる次世代追記型多層光ディスクにおいて、ディスクの量産に使用できる色素や紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）等の材料選択幅を広げて、より高品質な追記型多層光ディスクを製造しやすくすることである。

この発明の一実施の形態に係る追記型多層光ディスクは、波長が４５０ｎｍ以下のレーザ（例えば４０５ｎｍ±１５ｎｍ）により記録または再生が行われる記録層（Ｌ０、Ｌ１）を複数持ち、これらの記録層各々が有機色素を用いた記録膜を含んで構成される。ここで、前記複数の記録層（Ｌ０および／またはＬ１）は、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形する層（図８ａ）と、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形しない層（図８ｂ）の、両方の層を有するように構成される。

短波長レーザにより記録または再生が行われる次世代追記型多層光ディスクにおいて、ディスクの量産に使用できる色素や紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）等の材料選択幅が広がり、より高品質な追記型多層光ディスクが製造しやすくなる。

赤波長に対応した光ディスクと青波長に対応した光ディスクの双方において、片面２層ディスクの構造及び製造方法はほとんど変わらない。この発明の実施の形態では青波長に対応した次世代の光ディスク（ＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒ）を取り扱うが、ディスク構造と製造方法は現行ＤＶＤと同じであるにもかかわらず色素特性（記録原理）が現行ＤＶＤとは異なるため、いくつかの問題が生じる。この発明の実施の形態ではその問題点を改善する。

この実施の形態では、ディスクの直径が１２０ｍｍで厚さが１．２ｍｍ（０．６ｍｍのポリカーボネート成形基板２枚の貼り合せ）であり、かつ有機色素材料を用いた記録層を２層持つ追記型の光ディスクであるとする。記録再生光については波長４０５ｎｍでＮＡ０．６５の光学系を用いることとする。データ記録領域のグルーブ間トラックピッチは４００ｎｍであり、ディスク容量は１層あたり１５ＧＢ、２層で計３０ＧＢであるとする。しかしこの発明の実施においては、これに限られるわけではない。例えば表面に０．１ｍｍのカバー層を設けた光ディスクでも良く、直径８０ｍｍの光ディスクでも良く、更に高密度のパターンでも良く、更に短波長で更に高ＮＡでも良い。ディスクの具体的な材料例としては、成形基板がポリカーボネート、記録層がアゾ系、ジアゾ系、シアニン系、フタロシアニン系、スチリル系、もしくはこれらの混合物などからなる有機色素材料、反射膜が銀（Ag）、アルミ（Al）、金（Au）またはこれらをベースとする金属化合物、接着剤はアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化樹脂、とする。但しこれらについても、この例示に限られるわけではない。

以下、図面を参照してこの発明の種々な実施の形態を説明する。図１は、この発明の一実施の形態に係る光ディスク（具体例として追記型の片面２層光ディスク）１００の構成例を説明する図である。図１（ａ）（ｂ）に例示されるように、この光ディスク１００は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）等の合成樹脂材料で円盤状に形成された透明樹脂基板１０１を備えている。この透明樹脂基板１０１には、同心円状またはらせん状に溝（グルーブ）が形成されている。この透明樹脂基板１０１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。

すなわち、記録再生光入射側からみて、成形板１０１上にＬ０層の有機色素層１０５および（半透過・半反射性の）金属反射膜層１０６が設けられている。その奥に中間層１０４を兼ねたＬ１層パターンがフォトポリマーにより形成されている。そのフォトポリマー１０４上にＬ１層の有機色素層１０７および金属反射膜層１９８が設けられており、最後に紫外線硬化樹脂１０３によりダミー成形板１０２が貼り合わせられている。この構造は基本的に現行のＤＶＤ−Ｒでも次世代のＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒでも変わらない。

ここで、ポリカーボネート等の０．５９ｍｍ厚透明樹脂基板１０１上に第１層目（Ｌ０）の有機色素記録層１０５および光半透過反射層１０６を順に積層し、その上にフォトポリマー（２Ｐ樹脂）１０４をスピンコートする。そして、その上に第２層目（Ｌ１）の溝（グルーブ）形状を転写して第２層目の有機色素記録層１０７および銀または銀合金等の反射膜１０８を順に積層する。こうしてＬ０およびＬ１の記録層が積層されたものに、他の０．５９ｍｍ厚の透明樹脂基板（あるいはダミー基板）１０２が、ＵＶ硬化樹脂（接着層）１０３を介して貼り合わされる。上記有機色素の記録膜（記録層１０５および１０７）は、半透過反射層１０６及び中間層１０４を挟む２層構造となっている。こうして出来上がった貼り合わせ光ディスクの合計厚は、ほぼ１．２ｍｍとなる。

ここで、透明樹脂基板１０１上には、例えばトラックピッチ０．４μm、深さ６０ｎｍのらせん状グルーブが（Ｌ０とＬ１の各層に）形成されている。このグルーブはウォブルしており、アドレス情報はこのウォブル上に記録されている。そして、この透明樹脂基板１０１上に、そのグルーブを充填するように、有機色素を含む記録層１０５、１０７が形成される。

この記録層１０５、１０７を形成する有機色素としては、その最大吸収波長領域が記録波長（例えば４０５ｎｍ）よりも長波長側にシフトしているものを用いることができる。また、記録波長領域において吸収が消滅しているのではなく、その長波長領域（例えば４５０ｎｍ〜６００ｎｍ）でも相当の光吸収を有するように設計される。

上記有機色素（具体例は後述）は、溶媒に溶かすことで液体とし、スピンコート法により透明樹脂基板面に容易に塗布することができる。この場合、溶媒による希釈率、スピン塗布時の回転数を制御することにより、膜厚を高精度に管理することができる。

情報記録前のトラック上を記録用レーザ光によりフォーカシングまたはトラッキングした場合は、低光反射率である。その後、レーザ光により色素の分解反応が生じ、光吸収率が低下することにより、記録マーク部分の光反射率が上昇する。このため、レーザ光を照射して形成した記録マーク部分の光反射率が、レーザ光照射前の光反射率よりも高くなるという、いわゆるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ（またはＬ to Ｈ）の特性を実現している。

なお、記録レーザの照射で発生する熱により、Ｌ０層および／またはＬ１層のグルーブ底部に変形を伴なうことがある。この場合、記録後の再生時におけるレーザ反射光に（熱変形を伴わない場合と比較して）位相差が生じ得る。しかし、この発明の実施の形態により記録マークの変形を抑制または防止すれば、この位相差発生を抑制または回避できる。

ここで、記録時に基板変形を伴った記録マークであっても、その変形の程度を所定の限度内に管理すれば、（上記位相差の影響を実質的に受けないで）正常な記録再生を実行できる。この発明の実施においては、記録時に基板変形を伴った記録マークおよび記録時に基板変形を伴わない記録マークの併用を認めている。後述するが、図８（ａ）は記録時に基板変形を伴った記録マーク（Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ）を例示し、図８（ｂ）は記録時に基板変形を伴わない記録マーク（Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ）を例示している。

この発明の一実施の形態において、透明樹脂基板１０１およびフォトポリマー（２Ｐ樹脂）１０４上に存在するＬ０層およびＬ１層に適用される物理フォーマットとしては、例えば以下のものがある。すなわち、追記型片面２層ディスクの一般パラメータは１層ディスクの一般パラメータとほとんど同じであるが、以下の点で異なる。ユーザが使用可能な記録容量は３０ＧＢであり、データ領域の内半径がレイヤー０（Ｌ０層）では２４．６ｍｍであり、レイヤー１（Ｌ１層）では２４．７ｍｍであり、データ領域の外半径が５８．１ｍｍ（レイヤー０、レイヤー１共通）である。

図１（ａ）の光ディスク１００において、システムリードイン領域ＳＬＡは、図１（ｃ）に例示されるようにコントロールデータセクションを含み、このコントロールデータセクションは、物理フォーマット情報等の一部として、記録パワー（ピークパワー）、バイアスパワー等の記録に関するパラメータを、Ｌ０およびＬ１それぞれに対して含んでいる。

また、光ディスク１００のデータ領域ＤＡ内のトラックには、図１（ｄ）に例示されるように、所定の記録パワー（ピークパワー）およびバイアスパワーを伴うレーザにより、マーク／スペース記録が行われる。このマーク／スペース記録により、図１（ｅ）に例示されるように、例えば高精細ＴＶ放送番組等のオブジェクトデータ（ＶＯＢ等）とその管理情報（ＶＭＧ）が、データ領域ＤＡ内の（Ｌ０および／またはＬ１の）トラック上に記録される。

この発明の一実施の形態において使用できる有機色素としては、シアニン色素、スチリル色素、アゾ色素等がある。特に、シアニン色素、スチリル色素は、記録波長に対する吸収率の制御がしやすく好適である。また、アゾ色素は、アゾ化合物単体で用いても良いし、アゾ化合物１分子またはそれ以上の分子と金属との錯体としても良い。

この発明の一実施の形態において使用できるアゾ金属錯体は、その中心金属Ｍとして、コバルト、ニッケル、あるいは銅を使用して光安定性を高めている。しかし、それに限らず、スカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、テクネチウム、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀などを、アゾ金属錯体の中心金属Ｍとして使っても良い。

アゾ化合物は芳香環を持っており、その芳香環の構造はもちろんのこと、芳香環に様々な置換基を持たせることで、記録特性や保存特性、再生安定性などを最適化することが可能となる。この置換基は、嵩高いほど再生光耐久性が向上する傾向にあるが、記録時の感度も悪くなる傾向にあるため、どちらの特性も良好となるような置換基の選択が重要となる。また、この置換基は、溶剤への溶解度にも関与している。

これまで（記録レーザ波長が６２０ｎｍより長いもの）の色素系情報記録媒体の記録メカニズムと異なり、本願発明が関係する短波長レーザ記録（記録波長が例えば４０５ｎｍ）ではその記録メカニズムが基板や色素膜体積の物理的変化でない。再生時、色素に記録時よりも弱いレーザを照射することによって、熱または光により記録層内の色素分子の配向変化、あるいは、色素分子内の立体配座の変化が徐々に生じてしまうが、色素分子内に嵩高い置換基が存在することにより、これらの変化を生じにくくする効果があると考えられる。これが、嵩高い置換基が再生光耐久性向上に寄与する理由である。

このときの嵩高い置換基とは、色素分子内芳香環に置換している炭素３つ以上からなる置換基を指し、例えば、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、n-ペンチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1，1−ジメチルプロピル基、1，2−ジメチルプロピル基、2，2−ジメチルプロピル基、シクロペンチル基、n-ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1，1−ジメチルブチル基、1，2−ジメチルブチル基、1，3−ジメチルブチル基、2，2−ジメチルブチル基、2，3−ジメチルブチル基、3，3−ジメチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、シクロヘキシル基、フェニル基などがある。ここで、置換基の中には、酸素、硫黄、窒素、珪素、フッ素、臭素、塩素、ヨウ素など炭素以外の原子を含んでも良い。

図２は、この発明の一実施の形態に係る追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層にバーストカッティングエリア（ＢＣＡ）が形成されることを説明する図である。ここでは、レーザ受光面側の基板１０１にＬ０層が設けられ、Ｌ０層と向き合わせにＬ１層が設けられ、Ｌ１層の上に基板１０２が配置されて、基板厚１．２ｍｍの張り合わせ２層ディスク１００が構成されている。このディスク１００の内周側のＬ１層上に、そのディスクに固有の情報がバーコード状のパターン（マーク）で記録されるＢＣＡ（Burst Cutting Area）が設けられる。

個々の光ディスクにはディスク製造時にディスク固有の情報を予め記録しておくことが望ましい。このとき記録されるディスク固有の情報は、例えばコピープロテクションなどで個々のディスクを識別する必要のあるとき等に使用される。ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＨＤ＿ＤＶＤなどの光ディスクにおいて、このようなディスク固有の情報（ＢＣＡレコード等）は、ＢＣＡと呼ばれるバーコード状のパターンとして、図２のように予めディスク内周部に刻まれる。その際、再生専用の２層光ディスクの場合には記録再生光の入射面から見て奥側の層に記録されるのが一般的である。

近年、光ディスクの大容量化への要望に応じ、再生専用型でなく記録型の光ディスクについても片面２層の光ディスクが開発されている。再生専用型と互換性を保つためには、記録型の２層光ディスクでも記録再生光の入射面から見て奥側の層にこのＢＣＡ信号を記録することが望ましい。しかしそれにはいくつかの問題点が存在する。以下にＢＣＡの記録方法を述べると共に２層化した場合の問題点を挙げる。

ＢＣＡをディスクに設けるには、光ディスク成形時の型となるスタンパにＢＣＡのパターンを刻んでおくという方法がある。しかしディスク一枚一枚に別個の固有の情報を記録するためには、製盤後のディスクに対して例えばレーザ光によりＢＣＡパターンを刻む必要がある。通常、再生専用ディスクに対してＢＣＡを記録する場合は、レーザで反射膜（アルミニウムや銀またはその合金）を焼ききることでパターンを作製する。また相変化記録型ディスクに対してＢＣＡを記録する場合は、レーザで記録膜を相変化させて反射率を変えることでパターンを作製する。

一方、有機色素材料を用いた追記型の光ディスクの場合では、色素の感度は波長に対して非常に敏感であるため、短波長（例えば４０５ｎｍ）対応の色素を用いた次世代光ディスク（例えばＢＤやＨＤ＿ＤＶＤ）に対して長波長（例えば６５０ｎｍ、６８０ｎｍ、あるいは７８０ｎｍ）のレーザを用いた現行のＢＣＡ記録装置を適用しても、満足にＢＣＡパターンを記録できない。この場合、ＢＣＡ記録装置のレーザパワーを強める事やＢＣＡ記録装置のレーザ波長をデータ記録波長（例えば４０５ｎｍ）に合わせて変更する事が考えられる。しかし、ＢＣＡの情報は手前の層（Ｌ０）越しに奥の層（Ｌ１）に記録するため、ＢＣＡ記録装置の焦点深度が非常に深い（若しくはＢＣＡ記録光が平行光）事と相まって、この方法では手前の層の色素も反応してしまう。そしてそれがＢＣＡ信号再生時にノイズ（層間クロストーク信号）となってしまう。

そこで、この発明の実施の形態では、データの記録再生に用いる波長をＡ（ｎｍ）、ＢＣＡ記録装置の波長をＢ（ｎｍ）としたとき、ＢＣＡを記録しない手前の層（Ｌ０）よりもＢＣＡを記録する奥の層（Ｌ１）の方が波長Ｂに対する記録感度が高くなるように、使用する有機材料を選定している。実データ（ＭＰＥＧ４ＡＶＣなどでエンコードされた高精細ビデオデータ等）の記録に用いる波長とＢＣＡ情報の記録に用いる波長を別（Ａ≠Ｂ）にしたままで、奥の層（Ｌ１）だけにＢＣＡ記録装置の波長にも対応した色素を用いる（例えば、４０５ｎｍ付近に感度を持つ色素と６５０ｎｍ〜７８０ｎｍ付近に感度を持つ色素といった、感度の違う２種類の色素を混合する）ことで、奥の層（Ｌ１）のみにＢＣＡ信号を選択的に記録することができる。ＢＣＡを記録する奥の層（Ｌ１）に相応しい色素の吸光度特性の実例については、図９を参照して後述する。

この実施の形態では、直径１２０ｍｍで厚さが１．２ｍｍ（０．６ｍｍのポリカーボネート成形基板２枚の貼り合せ）であり、かつ有機色素材料を用いた記録層を２層持つ追記型の光ディスクを例示している。記録再生光については波長（λ）４０５ｎｍで開口数（ＮＡ）０．６５の光学系を用いることとする。データ記録領域のグルーブ間トラックピッチは例えば４００ｎｍであり、ＢＣＡ領域の位置は例えば半径２２．２ｍｍ〜２３．１ｍｍの間とする。また、ＢＣＡパターンは、例えば幅（接線方向）数十μｍ、長さ（径方向）数百μｍ程度のバーコード状のパターンで構成される。

なお、この発明の実施の形態は上記例示に限られるわけではない。例えば、表面に０．１ｍｍのカバー層を設けた光ディスクでも良く、直径８０ｍｍの光ディスクでも良く、更に高密度のトラックピッチパターンでも良く、更に短波長（例えばλが４００ｎｍ以下）のレーザを使用しても良く、更に高開口数（ＮＡが例えば０．８〜０．９）の光学系（対物レンズ）を使用しても良い。

この発明の実施の形態に係る追記型多層光ディスクの具体的な材料例としては、成形基板がポリカーボネート；成形に用いるスタンパがニッケル（Ni）；記録層がアゾ系、ジアゾ系、シアニン系、フタロシアニン系、スチリル系、もしくはこれらの混合物からなる有機色素材料；反射膜が銀（Ag）、アルミ（Al）、金（Au）またはこれらをベースとする金属化合物；接着剤はアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化樹脂、とすることができる。これらの材料についても、上記の例示に限られるわけではない。ただしこの発明は記録層を複数持つ追記型光ディスクに関してのものであり、その代表例としての片面２層追記型光ディスクについては、その製造方法等を、図７を参照して後述する。

図３は、図２のＢＣＡに記録されるＢＣＡレコードの内容例を説明する図である。図３（ａ）に例示されるように、このレコードには、相対バイト位置０〜１にＢＣＡレコードＩＤ（ＨＤ＿ＤＶＤブックタイプ識別子を示す）が記述され、相対バイト位置２に適用規格のバージョン番号が記述され、相対バイト位置３にデータ長が記述され、相対バイト位置４に規格書のブックタイプとディスクタイプが記述され、相対バイト位置５に拡張パートバージョンが記述され、相対バイト位置６〜７はその他の情報記述用に予約されている。

ＢＣＡレコードのうち、そのディスクが準拠する規格書のブックタイプとディスクタイプの欄は、図３（ｂ）に例示されるようになっている。すなわち、ブックタイプにはＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒ用の規格であることを示す情報を記述できるようになっており、ディスクタイプにはマーク極性フラグとツインフォーマットフラグを記述できるようになっている。

図３（ｂ）のマーク極性フラグは、“0b”のときは記録マークからの信号が（隣接マーク間の）スペースからの信号よりも大きい“Low-to-High”ディスクであることを示し、“1b”のときは記録マークからの信号がスペースからの信号よりも小さい“High-to-Low”ディスクであることを示すことができる。また、ツインフォーマットフラグは、“0b”のときはツインフォーマットディスクではなく、“1b”のときはツインフォーマットディスクであることを示すことができる。ツインフォーマットディスクであるときは、（そのＢＡＣレコードが記録された）ディスクが２つの記録層を持ち、各層がＤＶＤフォーラムで規定された別個のフォーマット（例えばHD_DVD-Video formatとHD_DVD-Video Recording format）を持つことになる。

現行ＤＶＤではツインフォーマットディスクは存在しないが、次世代のＨＤ＿ＤＶＤではツインフォーマットディスクが存在し得るので、ＢＣＡにツインフォーマットフラグを記述できるようになっていることは、この発明の一実施の形態に係る追記型多層（２層）光ディスク（次世代のＨＤ＿ＤＶＤ用のディスク）にとって大きな意味がある。

図４は、図３のＢＣＡレコード等を含む特定情報を図２のＢＣＡに記録する装置の構成例を説明する図である。ＢＣＡ記録装置によるＢＣＡ信号（図３のＢＣＡレコード等の情報を含む信号）の記録は、完成形となったディスク１００に対して行われる。コントローラ２０２からのＢＣＡ信号に応じてレーザ２１０を変調し、ディスク１００の回転に同期させてバーコード状のＢＣＡマークを記録する。ＢＣＡ記録装置のレーザ波長には、６００ｎｍ〜８００ｎｍ（一般的には６５０ｎｍ〜７８０ｎｍあるいは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲内の１つが採用される。ＢＣＡの記録場所は、２層光ディスクならば一般的にＬ１層の内周部半径２２．２ｍｍ〜２３．１ｍｍ付近にある。ＢＣＡ記録を行う際はＬ０層越しにＬ１層にレーザを照射することになるが、この発明の実施の形態では波長６５０ｎｍ〜７８０ｎｍ（あるいは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）での吸光度（感度）を調整してある（Ｌ１層の感度＞Ｌ０層の感度）。そのため、実質的な意味合いで、Ｌ１層にのみ選択的にＢＣＡ信号を正確に記録することができる。

このように各層の色素の感度（使用波長における吸光度）を調整することで、現在ＤＶＤ製造ラインで一般的に使われているＢＣＡ記録装置のレーザ波長とレーザパワーそのままで、次世代光ディスクに対してＢＣＡ信号を記録することができる。また、Ｌ１層だけに選択的にＢＣＡ信号を記録することが可能なため、再生時にはＬ０層からの余分なクロストークノイズも無い。

すなわち、この発明の一実施の形態において、各層（Ｌ０、Ｌ１等）の色素の感度を調整する（例えば６００ｎｍ〜８００ｎｍまたは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍにおけるＬ１層色素の感度もしくは吸光度が、Ｌ０層色素の感度もしくは吸光度よりも大きくなるような有機材料を用いる）。そうすることで、現在ＤＶＤ製造ラインで一般的に使われているＢＣＡ記録装置のレーザ波長とレーザパワーのままで、次世代光ディスク（片面２層のＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒ等）に対してＢＣＡ信号を記録することができる。その際、Ｌ１層だけに選択的にＢＣＡ情報を記録することが可能なため、ＢＣＡ信号再生時にＬ０層からの余分なクロストークノイズが混入しない。

図５は、図１または図２の追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層に特定情報を記録（ＢＣＡポストカット）する手順の一例を説明するフローチャートである。図３のＢＣＡレコード等の特定情報を含むＢＣＡ信号が図４のコントローラ２０２からレーザ出力制御部２０８に供給されると、その信号内容に対応して、レーザダイオード２１０から、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍ（または６５０ｎｍ〜７８０ｎｍ、もしくは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の中の１つの波長のレーザ光が、パルシブに発光する（ＳＴ１０）。こうして発光されたレーザ光パルスは、図１または図２に示すディスク１００のＬ０層越しに、Ｌ１層のＢＣＡ記録場所に照射される（ＳＴ１２）。この照射はディスク１００の回転に同期して継続される。ＢＣＡへの記録情報の残りがなくなれば（ＳＴ１４イエス）、Ｌ０層越しのＬ１層へのＢＣＡポストカットが終了する。

図６は、図１または図２の追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層から特定情報を再生する手順の一例を説明するフローチャートである。ＢＣＡに記録された情報を再生する際には、所定波長（例えば４０５ｎｍまたは６５０ｎｍ）のレーザ光がＬ０層越しにＬ１層のＢＣＡに照射される（ＳＴ２０）。その反射光から、その光ディスクに関する特定情報（図３のＢＣＡレコード等）が読み取られる（ＳＴ２２）。この読み取りはディスク１００の回転に同期して継続される。ＢＣＡからの読み取り情報の残りがなくなれば（ＳＴ２４イエス）、Ｌ０層越しのＬ１層からのＢＣＡ再生は終了する。

図７は、この発明の一実施の形態に係る追記型片面２層光ディスクの製造工程例を説明する図である。この２層追記型光ディスクの作製方法を図７に沿って以下に述べる。フォトポリマー上にパターンを形成する関係上、単層ディスクや再生専用（ＲＯＭ）ディスクに比べて工程が複雑になっている。しかし作製方法についても基本的には現行のＤＶＤ−Ｒでも次世代のＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒでも変わらない。

まず射出成形によりＬ０層の成形板を作製する（ブロック０３０１）。成形材料は一般的にポリカーボネートである。Ｌ０層の成形の型に使うスタンパはレーザ露光されたフォトレジストパターンからＮｉメッキにより作製される。成形板の寸法は直径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍである。この成形板に対して記録層となる有機色素材料を周知のスピンコート法により塗布し、反射膜となる金属膜（例えば銀または銀合金）を周知のスパッタ法などにより成膜する（ブロック０３０２）。なお、このＬ０層は、レーザ光が通過できるよう半透明である。

これと並行してＬ１層の型となるプラスチックスタンパを同じく射出成形により作製する（ブロック０３０３）。成形材料は、一般的にはシクロオレフィンポリマーであるが、ポリカーボネートやアクリルなどでも良い。Ｌ１層のＮｉスタンパは同じくレーザ露光したフォトレジストのメッキにより作製するが、パターンの凹凸はＬ０層と逆にしておく。

記録層を形成したＬ０層成形板とプラスチックスタンパをフォトポリマーを介して貼り合わせて、紫外線を照射して硬化させる（ブロック０３０４）。その後、プラスチックスタンパを剥がしてＬ１層パターンが転写されたフォトポリマー層を剥き出しにする（ブロック０３０５）。次に、このＬ１層のフォトポリマー上に、記録層となる有機色素材料をスピンコートにより塗布し、さらに反射膜となる金属膜（例えば銀または銀合金）をスパッタ法などにより成膜する（ブロック０３０６）。

それと平行してダミー板（材料はポリカーボネート等）を射出成形により作製し（ブロック０３０７）、これを紫外線硬化接着剤により貼り合わせる事で２層の追記型光ディスクが完成形となる（ブロック０３０８）。なお、図示しないが、ダミー板には、インクジェットプリンタ等によるユーザ印刷用の表面コーティングを施したり、ディスク製造（または販売）メーカのブランド名や製品名等のパターンを付加してもよい。

以上のディスク構造および製造工程は、ＤＶＤ−ＲとＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒで共通であるが、色素への記録原理は異なる。赤色対応のＤＶＤ−Ｒは、レーザに照射された有機色素が体積変化を起こしてプラスチック基板上の溝パターンを破壊することで、記録マークが形成される（図８ａ参照）。一方、青色対応のＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒは、レーザに照射された有機色素の化学変化により、光学特性が変わることで記録マークが形成される（図８ｂ参照）。

いずれの記録原理も一長一短があるが、ＤＶＤ−Ｒのように溝パターンを破壊することで記録マークを作る方法は、物理形状の変化を伴うため不可逆的であり再生耐久性に優れる。ＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒにおいてこの記録原理が用いられないのは、色素反応時の体積変化や発熱量が溝パターンを形成しているポリカーボネート樹脂を破壊するには足らないことが一因である。しかし追記型２層光ディスクのＬ１層については上記で述べているようにその材料がフォトポリマー（一般的にはアクリル樹脂がベース）であり、その硬さや熱特性は比較的自由にコントロールできる。

よって、Ｌ１層パターンを形成するフォトポリマー１０４をＬ０層パターンを形成するポリカーボネート樹脂１０１に比べて、柔らかく（例えば弾性係数が３０００ＭＰａ以下（＠２５℃）若しくは１５００ＭＰａ以下（＠１００℃）または熱に弱く（例えばガラス転移温度が１５０℃以下）設定すれば、青色光を用いたＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒにおいて、少なくともＬ１層だけは物理形状変化による記録が出来ることになり、再生耐久性をはじめとする各種特性にマージンが出る。

この際、無論物理形状変化を伴わない記録方式にも利点があり（感度が良いなど）、有機色素の特性も種々存在し（例えばポリカーボネートを変形させる反応を起こしうる材料など）、またＬ０層とＬ１層に求められる特性（例えば記録感度）も異なる。そのため、例えば逆にＬ１層に硬くて耐熱性のあるフォトポリマーを用い、Ｌ０層にのみ物理形状変化を伴う記録を行う、といったことも考えられる。

また、一般的に物理形状変化を伴う（溝パターンが破壊される）記録はその反射率変化がＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ（記録マーク部が他の未記録部分よりも反射率が低い）となり、化学的光学的変化のみの記録ではその反射率変化はＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ（記録マーク部が他の未記録部分よりも反射率が高い）となる。どちらの反射率変化についても一長一短が有るため、両層で記録方式が異なるほうが望ましいことがある。例えば最初に記録する層は未記録時の反射率を高く（つまりＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ）しておき、そうでないほうは反射率を低く（つまりＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ）しておく。こうすることで最初の層への書き込みが安定し（特にフォーカスが安定する）、一般的に一筆書き（最初の層を書き終わってから次の層に移る）である追記型光ディスクに有利な光学特性を持つディスクを作成することが可能である。

図８（ａ）は記録時のレーザパワーにより基板変形を伴った記録マーク（Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ）を例示し、図８（ｂ）は記録時に基板変形を伴わない記録マーク（Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ）を例示している。基板変形を伴う場合（図８ａ）も伴わない場合（図８ｂ）も光学的な変化は記録されるので、いずれの場合でも情報の記録再生はできる。

図９は、Ｌ０層用色素材料にＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ用色素材料を適量混合することによりＬ１層のＢＣＡ用色素材料が得られることを説明する図で、Ｌ０層およびＬ１層に用いようとする有機色素材料の吸光度と波長との関係を例示している。

ここでは、一例として、ＢＣＡ情報を記録する奥の層（Ｌ１）に相応しい色素の吸光度特性のグラフを示す。図９に例示される色素は、波長４０５ｎｍでデータの記録再生を行う次世代光ディスク（ＢＤ、ＨＤ＿ＤＶＤ等）用の色素であるため、当然４０５ｎｍ前後に感度を持つが、それに加えて、図９のグラフＤのように、一般的なＢＣＡ記録装置のレーザ波長である６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ（あるいは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の範囲内で若干記録感度を持たせてある。使用するレーザ波長で感度を持つ有機色素材料をＢＣＡに用いれば、手前の層（Ｌ０）越しに奥の層（Ｌ１）へ正しくＢＣＡ情報を記録することができる。一方、手前の層（Ｌ０）の色素は、図９のグラフＡのように、６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ（あるいは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６００ｎｍ〜８００ｎｍ）の範囲での記録感度を相対的に落としておく。そうすることで、奥の層（Ｌ１）のみに選択的にＢＣＡを記録することが可能となる。

＜ＢＣＡ記録のため６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内に感度を持たせたＬ１層用色素材料について＞
この発明の一実施の形態に係る追記型多層光ディスクは、波長４０５ｎｍでデータの記録再生を行うディスクであるため。Ｌ０層、Ｌ１層共に波長４０５ｎｍにおいて光吸収を持つ有機色素材料を用いる。更に、Ｌ１層の色素については、波長６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内のレーザ光を用いたＢＣＡ記録ができるように、６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内にも光吸収を持つようにすることができる。例えば、波長４０５ｎｍ近辺にのみ光吸収を持ったＬ０用色素（６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲で光吸収が小さいか殆どないグラフＡ）に対して、６００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲内に光吸収を持つ色素を混ぜたもの（グラフＤ）をＬ１層用色素とする。

このような混合色素（グラフＤ）はＬ１層のＢＣＡ記録場所だけでもよいのだが、製造工程の簡略化（ひいては量産されるディスクの単価低減）のためには、Ｌ１層全体に混合色素（グラフＤ）を用いるとよい。Ｌ１層全体に混合色素（グラフＤ）を用いた場合、Ｌ１層のＢＣＡ記録再生をＬ０層越しに行えるのみならず、Ｌ１層のデータ領域は、青系レーザによる高密度記録と赤系レーザによる（相対的な）低密度記録の双方に対応可能となる。

図１０はＬ０層用有機材料の金属錯体部分の具体例を示す図であり、図１１はＬ０層用有機材料の色素部分の具体例を示す図である。図１０に示したアゾ金属錯体の中心金属Ｍを中心とした円形の周辺領域が発色領域８となる。この発色領域８をレーザ光が通過すると、この発色領域８内の局在電子がレーザ光の電場変化に共鳴（共振）して、レーザ光のエネルギーを吸収する。この局在電子が最も共鳴（共振）してエネルギーを吸収し易い電場変化の周波数をレーザ光の波長に換算した値を最大吸収波長λｍａｘで表す。図１０に示すような発色領域８（共鳴範囲）の長さが長くなる程、最大吸収波長λｍａｘが長波長側にシフトする。また、図１０において中心金属Ｍの原子を代える事で中心金属Ｍ周辺の局在電子の局在範囲（中心金属Ｍが局在電子をどれだけ中心付近に引き寄せられるか）が変化し、最大吸収波長λｍａｘの値が変化する。例えばλｍａｘが４０５ｎｍ付近になるものを選択すれば、波長４０５ｎｍに感度（光吸収）を持つ有機材料が得られることになる。

波長４０５ｎｍに光吸収を持つＬ０層用色素材料としては、図１０に一般構造式を示した有機金属錯体部と図１１に示した色素材料部を組み合わせた構造を持つ有機色素材料を用いることができる。有機金属錯体の中心金属Ｍとしては、一般に、コバルトあるいはニッケル（その他スカンジウム、イットリウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、テクネチウム、レニウム、鉄、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、銅、銀、金、亜鉛、カドミウム、水銀など）を用いることができる。また、色素材料部分としては図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に一般構造式を示したシアニン色素、スチリル色素、モノメチンシアニン色素を用いることができる。

更に、波長４０５ｎｍ（４５０ｎｍ以下）のみならず６００ｎｍ〜８００ｎｍ（あるいは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲内にも光吸収を持つＬ１層用色素材料としては、次のものを用いることができる。すなわち、上述のＬ０層用色素材料をベースに波長６００ｎｍ〜８００ｎｍ（あるいは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲内に光吸収を持つＣＤ−ＲまたはＤＶＤ−Ｒ用色素を混合する。これにより、データ記録用の波長４０５ｎｍでの光吸収に加えて、ＢＣＡ記録に用いる波長６００ｎｍ〜８００ｎｍ（あるいは６５０ｎｍ〜７８０ｎｍもしくは６８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）の範囲内の光吸収を持たせることができる。そのために混合するＣＤ−ＲまたはＤＶＤ−Ｒ用色素としては、具体的には、アゾ色素、シアニン色素、フタロシアニン色素など公知の有機色素材料がある。また、その混合量は、例えば１０ｗｔ．％程度が実用的である。

図１２は、この発明の一実施の形態に係る光ディスク（記録後のマークに変形あるいは変化が生じないような有機色素材料を記録層に用いたディスク）１００を用いた記録方法を説明するフローチャートである。図示しないディスクドライブの光ピックアップから、例えば波長４０５ｎｍの変調されたレーザをディスク１００の記録対象層（Ｌ０またはＬ１）に照射して、オブジェクトデータ（ＤＶＤまたはＨＤ＿ＤＶＤでは、ＶＯＢ等）を記録する（ＳＴ１００）。この記録が終了すると（ＳＴ１０２Ｙ）、記録されたオブジェクトデータに関する管理情報（ＤＶＤまたはＨＤ＿ＤＶＤでは、ＶＭＧ）がディスク１００に書き込まれて（ＳＴ１０４）、１回の記録が終了する。

図１３は、この発明の一実施の形態に係る光ディスク（記録後のマークに変形あるいは変化が生じないような有機色素材料を記録層に用いたディスク）１００を用いた再生方法を説明するフローチャートである。図１２のような処理でオブジェクトデータおよび管理情報が記録されたディスク１００から、例えば波長４０５ｎｍのレーザにより、管理情報が読み取られる（ＳＴ２００）。読み取られた管理情報は、図示しない再生機器のワークメモリに一旦記憶される。この再生機器は、記憶した管理情報内の再生手順に関する情報等を参照して、記録されたオブジェクトデータを再生する（ＳＴ２０２）。この再生は、ユーザが再生終了を指示するか、管理情報内の再生手順情報が再生終了を示すところまで再生が進むと、終了する（ＳＴ２０４Ｙ）。

＜実施の形態の効果＞
２層ＨＤ＿ＤＶＤ−Ｒ等の追記型多層光ディスクにおいて、片方の層はマーク記録時に基板樹脂の変形を伴わず（例えば図８ａ）、もう片方の層は変形を伴う（例えば図８ｂ）ようにする。または、そうなるように、使用する色素および／または紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）等の材料を選択する。このようにすることで、Ｌ０層の基板１０１の材料となるポリカーボネート（ＰＣ）はそのままであるとしても、Ｌ１層として使用できる色素、中間層１０４として使用できる紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）などの各種材料の選択に幅が出来る。

＜実施の形態のまとめ＞
Ｌ１層のフォトポリマー（１０４）の特性を規定することで、追記型２層光ディスクにおいて２つの層（Ｌ０および／またはＬ１）の記録原理をそれぞれ異なるもの（物理形状変化の有り／無し）とする。

そうすることで、感度や再生耐久性などの諸特性を各層で同時に満たす有機色素材料の設計が可能となる。

また記録原理が異なるとＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ記録であるかＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ記録であるかも一般的に異なるため、このことも追記型光ディスクに有利な光学特性を両層で同時に満たすディスクの設計を可能にする。

なお、この発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、現在または将来の実施段階では、その時点で利用可能な技術に基づき、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る多層光ディスクの構成例を説明する図。 この発明の一実施の形態に係る追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層にバーストカッティングエリア（ＢＣＡ）が形成されることを説明する図。 図２のＢＣＡに記録されるＢＣＡレコードの内容例を説明する図。 図３のＢＣＡレコード等を含む特定情報を図２のＢＣＡに記録する装置の構成例を説明する図。 図１または図２の追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層に特定情報（ＢＣＡレコード等）を記録する手順の一例を説明するフローチャート図。 図１または図２の追記型片面多層（２層）光ディスクのＬ１層から特定情報（ＢＣＡレコード等）を再生する手順の一例を説明するフローチャート図。 この発明の一実施の形態に係る追記型片面２層光ディスクの製造工程例を説明する図。 記録時に基板変形を伴った記録マークおよび記録時に基板変形を伴わない記録マークを例示する図。 Ｌ０層用色素材料にＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ用色素材料を適量混合することによりＬ１層のＢＣＡ用色素材料が得られることを説明する図（Ｌ０層およびＬ１層に用いようとする有機色素材料の吸光度と波長との関係を例示する図）。 Ｌ０層用有機材料の金属錯体部分の具体例を示す図。 Ｌ０層用有機材料の色素部分の具体例を示す図。 この発明の一実施の形態に係る光ディスクを用いた記録方法を説明するフローチャート図。 この発明の一実施の形態に係る光ディスクを用いた再生方法を説明するフローチャート図。

符号の説明

１００…光ディスク（具体例として片面２層の追記型光ディスク）；１０１…Ｌ０層側のポリカーボネート基板；１０２…Ｌ１層側のポリカーボネート基板（ダミー基板）；１０３…紫外線硬化樹脂（接着層）；１０４…中間層；１０５…Ｌ０記録層；１０６…Ｌ０反射層（レーザ光に対して半透過性）；１０７…Ｌ１記録層；１０８…Ｌ１反射層（片面３層ならレーザ光に対して半透過性、片面２層ならレーザ光を完全反射）；ＢＣＡ…その光ディスクに関する特定情報が記録されるバーストカッティングエリア；２００…ＢＣＡ記録装置。

Claims (7)

1. 波長が４５０ｎｍ以下のレーザにより記録または再生が行われる記録層を複数持ち、前記記録層各々が有機色素を用いた記録膜を含む追記型光ディスクにおいて、
   前記複数の記録層が、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形する層と、情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形しない層を有するように構成された追記型多層光ディスク。
2. 前記光ディスクはフォトポリマーにより溝パターンが形成された層を１層以上有し、そのフォトポリマーのガラス転移温度を１５０度以下若しくは弾性係数を２５℃において３０００ＭＰａ以下若しくは弾性係数を１００℃において１５００ＭＰａ以下として、前記レーザにより情報を記録した際に、そのフォトポリマー上の記録層の記録マーク周辺の溝パターンが変形するように構成した請求項１に記載の光ディスク。
3. 前記光ディスクはフォトポリマーにより溝パターンが形成された層を１層以上有し、そのフォトポリマーのガラス転移温度を１５０度以上若しくは弾性係数を２５℃において３０００ＭＰａ以上若しくは弾性係数を１００℃において１５００ＭＰａ以上として、前記レーザにより情報を記録した際に、そのフォトポリマー上の記録層の記録マーク周辺の溝パターンが変形しないように構成した請求項１に記載の光ディスク。
4. 波長が４５０ｎｍ以下のレーザにより記録または再生が行われる記録層を複数持ち、前記記録層各々が有機色素を用いた記録膜を含む追記型光ディスクにおいて、
   前記複数の記録層が、情報を記録した際に記録マーク部が他の未記録部分よりも反射率が低いＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ層と、情報を記録した際に記録マーク部が他の未記録部分よりも反射率が高いＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ層を有するように構成された追記型多層光ディスク。
5. 前記Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗの層は情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形する層であり、前記Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈの層は情報を記録した際に記録マーク周辺の溝パターンが変形しない層である請求項４に記載の光ディスク。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光ディスクを用いる方法において、
   変調されたレーザパワーにより前記記録層にオブジェクトデータを記録し、
   変調されたレーザパワーにより前記記録層に前記オブジェクトデータの管理情報を記録する記録方法。
7. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光ディスクを用いる方法において、
   所定波長のレーザにより前記記録層から管理情報を再生し、
   前記レーザにより前記記録層から前記管理情報で管理されているオブジェクトデータを再生する再生方法。

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