JP2008146732A - 追記型光記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】記録層に青色レーザ対応の有機色素材料を用いた場合でもＨ to Ｌ記録を行うことができる追記型光記録媒体を提供する。
【解決手段】表面にランド２Ａとグルーブ２Ｂとが交互に同心円状に形成された基板２上に反射層３と、記録層４と、光透過性の保護層５とが順次積層されており、記録層４は、波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を吸収することにより自ら分解して、かつ保護層５を変形させるガスを発生する有機色素材料からなり、保護層５は、厚さが４０〜１００ｎｍの材料からなる。そして、この保護層５側から波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を記録層４に照射して記録マークを記録する際、記録マークの光反射率は、レーザ光を照射しない未記録部分よりも低くなるようにする。
【選択図】 図１

Description

波長が５００ｎｍ以下のレーザ光を用いて記録再生される追記型光記録媒体に関する。

光記録媒体は、ますます増加する情報量を記録するため、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることやレーザ波長λを小さくする等の技術が用いられてきた。
例えば、ＨＤＴＶ（高精細度テレビ）の映像情報を２時間以上記録するためには、ＤＶＤと同サイズで少なくとも２３ＧＢ以上の容量を持つ媒体が要望されている。こういった要望に応えるべく、波長４０５ｎｍの青色レーザを使用し、対物レンズのＮＡを０．８５とすることによりレーザスポット径を小さくしてより高密度の情報を記録する光記録媒体の開発が盛んに行われている。

この光記録媒体は、基板上に反射層と、記録層と、この基板よりも薄いカバー層とが順次積層された構造を有し、カバー層側から青色レーザ光を照射して記録再生を行うものである。このようにした理由は、波長を４０５ｎｍと短くし、レンズ開口数ＮＡを０．８５と大きくしてスポット径を小さくすると、スポットの収差が大きくなり、従来のように基板側から記録層にレーザ光を照射して記録再生することができないからである。

この光記録媒体としては、何回でも情報の書き替えが可能な書き換え型と１回だけ情報の書き込みができる追記型とがある。
特に、追記型光記録媒体は、製造コストが安価であることから大幅な普及が見込まれている。

追記型光記録媒体は、特許文献１に記載されているように、記録層にレーザ光を照射した部分の前後で光学定数が変化する性質の有機色素材料を用い、記録前後で有機色素材料の光学定数を変化させること及び有機色素材料が青色レーザ光を吸収することにより発生する熱によってディスク基板が僅かに変形することを利用して、記録前後での青色レーザ光の位相差を生じさせて、記録後の反射率が記録前よりも高い記録マークが形成される、いわゆるＬ（Ｌｏｗ） to Ｈ（Ｈｉｇｈ）記録によって行われる。

一方、記録層に青色レーザ光対応の無機材料を用いた追記型光記録媒体は、Ｈ to Ｌ記録により行われ、既に商品化されている。また、青色レーザ光対応の書き換え型記録媒体もＨ to Ｌ記録により記録が行われ、既に商品化されている。
特開２００５−２９３７７２号公報

ところで、同じ追記型記録媒体でも記録層に用いられる材料が無機材料であるか有機色素材料であるかによって記録方法が異なるため、ユーザにとっては、不便である。
記録前後の反射率の変化は、記録層の材料が有する光学特性とディスク基板に形成される案内溝（凹部）の深さとで決定される。
記録層に青色レーザ光対応の無機材料が用いられた追記型記録媒体と同じように、記録層に青色レーザ光対応の有機色素材料が用いられた追記型記録媒体をＨ to Ｌ記録にしようとした場合には、有機色素材料の光学特性とディスク基板に形成される案内溝の深さを適切にする必要がある。具体的には、上記した案内溝の深さは、１００〜２００ｎｍにする必要がある。

このような光ディスクの原盤は、以下のようにして作製される。
円盤状のガラス基板の表面を平滑になるように研磨する。その基板上に所望の案内溝深さに応じて厚さを調整したフォトレジストを塗布する。その後、青色レーザ光よりも短い波長のレーザ光や電子ビームを用いてフォトレジストを露光し、続けて現像を行って溝を形成した原盤を作製する。
その後、この原盤表面にＮｉ等の導電膜を真空製膜しメッキ工程を経て射出成形用のスタンパを作製する。このスタンパを用いて、樹脂の射出成型により狭トラックピッチのディスク基板を作製する。次に、このディスク基板上に記録層等を形成して光ディスクを作製する。

ガラス原盤を作製する際に用いられるフォトレジストは、上記した案内溝の深さを得るために、厚くする必要がある。しかし、このフォトレジストは、短波長光における吸収が大きいために厚さ方向で原盤作製に用いられるレーザ光による十分な感光を行うことができない。このため、上記した深さの案内溝を有したディスク基板を得ることができず、H to L記録を行える青色レーザ光対応の有機色素を用いた光ディスクを得ることができなかった。
また、記録層に青色レーザ光対応の無機材料が用いられた追記型光記録媒体用の現存する記録再生装置は、Ｈ to Ｌ仕様であるため、記録層に青色レーザ光対応の有機色素材料が用いられた追記型光記録媒体の記録再生をそのまま行うことができない。

上記した記録層に青色レーザ光対応の無機材料が用いられた追記型光記録媒体の記録再生装置、或いは青色レーザ光対応の書き換え型記録媒体の記録再生装置を用いて、記録層に青色レーザ光対応の有機色素材料が用いられた追記型光記録媒体の記録再生を行う場合に、上記した記録再生装置を改造する必要が生じたり、新たな設計の負担が増大したりするといった問題を生じることも予想される。

そこで、本発明は、前述の課題に鑑みて提案されるものであって、記録層に青色レーザ対応の有機色素材料を用いた場合でもＨ to Ｌ記録を行うことができる追記型光記録媒体を提供することを目的とする。

本願発明における第１の発明は、表面にランドとグルーブが交互に同心円状に形成された基板上に反射層と、記録層と、光透過性の保護層と、光透過性のカバー層とが順次積層され、前記カバー層側から波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を前記記録層に照射して記録マークが記録される追記型光記録媒体において、前記記録層は、前記波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を吸収することにより自ら分解し、かつ前記保護層を変形させるガスを発生する有機色素材料からなり、前記保護層は、厚さが４０〜１００ｎｍの材料からなることを特徴とする追記型光記録媒体を提供する。
第２の発明は、前記保護層は、硫化物、酸化物、窒化物、或いはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１記載の追記型光記録媒体を提供する。

本発明によれば、記録層は、波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を吸収することにより自ら分解し、かつ保護層を変形させるガスを発生する有機色素材料からなり、保護層は、厚さが４０〜１００ｎｍの材料からなるので、記録層に青色レーザ対応の有機色素材料を用いた場合でもＨ to Ｌ記録を行うことができる。

以下、本発明に係る追記型光記録媒体の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る追記型光記録媒体を示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る追記型光記録媒体１は、表面にランド２Ａとグルーブ２Ｂとが交互に同心円状に形成された基板２上に反射層３と、５００ｎｍ以下の波長の青色レーザ光を吸収して分解ガスを発生し、光吸収率が低下する有機色素材料からなる記録層４と、有機色素材料が発生する分解ガスにより変形を生じる保護層５とが順次積層され、更にこの保護層５上に接着剤で接着されたカバー層６が形成された構成を有する。
記録再生を行うための青色レーザ光は、この追記型光記録媒体１のカバー層６側から照射される。
以下では、基板２に形成されているランド２Ａ、グルーブ２Ｂのうち、青色レーザ光の照射側から見て、照射側に近い方をオングルーブ２Ａといい、遠い方をイングルーブ２Ｂということにする。情報は、良好な信号特性が得られることからオングルーブ２Ａ上の記録層４に記録マークとして記録される。

原理的に、オングルーブ２Ａ及びイングルーブ２Ｂが形成された記録型光ディスクの情報記録トラックにおける光反射率は、入射光と反射光との位相差がλ／４（λ：再生レーザ光波長）である時、最も低い値を取る。
この原理を応用して、レーザ光が照射された記録層４の有機色素材料の分解と、この有機色素材料の分解により生じたガスによる保護層５の変形とによって、記録前後でλ／４の位相差を生じるようにオングルーブ２Ａ上の記録層４に記録マークを形成する。このようにして形成された記録マークの光反射率は、レーザ光が照射されない未記録部分よりも低くできるため、光反射率の高い状態の未記録状態から光反射率の低い記録状態への記録が実現できる。即ち、Ｈ to Ｌの記録を行うことができる。

記録層４の厚さは、イングルーブ２Ｂ内で２５〜５０ｎｍ、オングルーブ２Ａ上で１０〜３０ｎｍであることが好ましい。
この有機色素材料としては、分解前の重量に対しての分解後の重量の割合が４０％以下であり、かつ分解した後の残留物が少ない色素材料が好ましい。
この記録層４には、例えば、有機色素材料であるシアニン系色素をテトラフロロプロパノール溶剤に溶解させたものを用いることができる。
また、この記録層４を形成する際には、有機色素材料の安定性を促進するために、紫外線吸収剤、光安定化剤などを有機色素材料に添加しても良く、また記録層４に微小な信号を記録するために有機色素材料の分解熱量を制御する添加剤を有機色素材料に添加しても良い。

保護層５は、青色レーザ光の波長に対して透明若しくは僅かな吸収しかせず、屈折率の実数部が記録層４に用いられる有機色素材料と近い値を有する材料が用いられ、具体的には、金属酸化物、窒化物、硫化物或いはこれらの混合物が用いられる。
保護層５の厚さは、４０〜１００ｎｍである。保護層５の厚さが４０ｎｍ未満の場合には、記録層４に変形を生じさせて形成した記録マークがこの記録マーク間の未記録部分と明確に分離できないため、良好な信号が得られない。また、保護層５の厚さが１００ｎｍを超える場合には、保護層５の変形が生じにくくなってしまうため、良好な信号が得られない。

次に、記録層４にシアニン色素を用い、保護層５に厚さ８０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を用いた追記型光記録媒体１の試料を作製してＨ to Ｌ記録が可能かどうかについて調べた。
追記型光記録媒体１は、以下のようにして作製した。
まずは、予め用意したスタンパを用いて射出成型により、表面にイングルーブ幅及びオングルーブ幅が共に１６０ｎｍであるイングルーブ２Ｂ及びオングルーブ２Ａを形成し、トラックピッチが３２０ｎｍである直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍの基板２を作製する。
イングルーブ２Ｂの両側は、ウォブルされており、このウォブルによりディスク認識情報やアドレス情報が記録される。上記した情報は、追記型光記録媒体１への情報記録再生を行う場合に用いられるものである。

次に、スパッタ装置内にＡｇ合金からなるターゲットと基板２とが対向配置するように導入した後、このスパッタ装置内にＡｒガスを導入して、Ａｒガス雰囲気中でＡｇ合金をスパッタして、Ａｇ合金からなる厚さ１００ｎｍの反射層３を基板２上に形成する。

次に、波長４０５ｎｍの光を吸収するシアニン系色素をテトラフロロプロパノール溶媒に溶かして、シアニン系色素の濃度が０．７ｗｔ％になるように調整した色素溶液を作製する。このシアニン系色素は、熱分析Ｔｇ／ＤＴＡ（熱重量測定／示差熱分析）特性から分解前の重量に比較して分解後の重量は６０％減少するものである。反射層３が形成された基板２をスピンナーのテーブル上に載置した後、このテーブルを３０００ｒｐｍで回転させて、反射層３上に色素溶液を塗布し、乾燥させて記録層４を形成する。このとき、記録層４の厚さは、オングルーブ２Ａでは、２０ｎｍ、イングルーブ２Ｂでは、３０ｎｍである。

次に、スパッタ装置内にＺｎＳ−ＳｉＯ₂の混合物からなるターゲットと記録層４が形成された基板２とが対向配置するように導入し、このスパッタ装置内にＡｒガスを導入して、このＡｒガス雰囲気中でＺｎＳ−ＳｉＯ₂の混合物をスパッタして、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂の混合物からなる厚さ８０ｎｍの保護層５を記録層４上に形成する。この保護層５の形成には、他の真空成膜法を用いることもできる。

次に、表面に粘着力のある接着層を有する厚さ０．１ｍｍのポリカーボネート製のシートを用意し、接着層を介してシートを保護層５に加圧接着してカバー層６を形成する。
こうして、追記型光記録媒体１の試料を作製する。

次に、波長が４０５ｎｍのレーザ光を出射する半導体レーザ、レンズ開口数ＮＡが０．８５の光学系システムが搭載された評価機を用いて、上記した追記型光記録媒体１の試料の記録再生特性について調べた。
追記型光記録媒体１の試料を上記した評価機に搭載し、線速度４．９２ｍ／ｓで回転させ、ブルーレイディスク規格に沿った１−７変調されたランダム信号を用いて評価を行い、Ｈ to Ｌ記録ができるかどうかについて調べた。
半導体レーザから出射されるレーザ光のパワーを０．３ｍＷで追記型光記録媒体１の試料の未記録部を再生したところ、反射率は、２４％であった。次に、半導体レーザから出射されるレーザ光のパワーを７ｍＷで追記型光記録媒体１の試料の未記録部に記録を行ったところ、８Ｔ信号の記録マークでの反射率は４％であった。この結果、Ｈ to Ｌの記録ができることがわかった。また、再生を行った際に得られたジッタ値は、１０％以内であり、良好であった。

次に、保護層５の厚さを０〜１２０ｎｍに変化させる以外は、上記したと同様な手順で７種類の追記型光記録媒体１の試料を作製して、上記と同様な評価機を用いてＨ to Ｌ記録ができるかどうかについて調べた。
その結果を表１に示す。表１中、○は、Ｈ to Ｌ記録が可能であった場合を示し、×は、Ｈ to Ｌ記録が可能でなかった場合を示す。

表１に示すように、保護層５の厚さが４０〜１００ｎｍであるとき、Ｈ to Ｌの記録ができることがわかった。

以上のように、本発明の実施の形態によれば、記録層４は、波長が５００ｎｍ以下のレーザ光を吸収して分解してガスを発生する有機色素材料からなり、保護層５は、ガスにより変形し、かつ厚さが４０〜１００ｎｍの材料からなるので、レーザ光を照射した有機色素材料の部分の分解による変形と、有機色素材料の分解により生じたガスによる保護層５の変形とによって、記録前後でλ／４の位相差を生じるように記録マークを形成できるため、Ｈ to Ｌ記録を行うことができる。このため、追記型光記録媒体１は、記録層４に無機材料を用いた青色レーザ光対応の追記型光記録媒体の記録再生装置や青色レーザ光対応の書き換え型記録媒体の記録再生装置においても記録再生を行うことができる。

本発明の実施の形態に係る追記型光記録媒体を示す断面図である。

符号の説明

１…追記型光記録媒体、２…基板、２Ａ…オングルーブ（ランド）、２Ｂ…イングルーブ（グルーブ）、３…反射層、４…記録層、５…保護層、６…カバー層

Claims (2)

1. 表面にランドとグルーブが交互に同心円状に形成された基板上に反射層と、記録層と、光透過性の保護層と、光透過性のカバー層とが順次積層され、前記カバー層側から波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を前記記録層に照射して記録マークが記録される追記型光記録媒体において、
   前記記録層は、前記波長λが５００ｎｍ以下のレーザ光を吸収することにより自ら分解し、かつ前記保護層を変形させるガスを発生する有機色素材料からなり、
   前記保護層は、厚さが４０〜１００ｎｍの材料からなることを特徴とする追記型光記録媒体。
2. 前記保護層は、硫化物、酸化物、窒化物、或いはこれらの混合物からなることを特徴とする請求項１記載の追記型光記録媒体。

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