JP3881215B2 - 光情報記録方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化物質を記録材料とし、光学的に情報を記録再生する光情報記録媒体、特にＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＰＤに代表される相変化型光ディスクの光情報記録方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
相変化型の光情報記録媒体、特に相変化型光ディスクでは、記録を単一ビーム照射の強度変調のみで行えるため、記録装置の単純化が可能であると同時に、再生専用装置（記録層を持たず、基板上にピットを作成した媒体を再生するために設計された装置）でも再生可能であるという利点がある。これらの幅広い互換性と記録装置の単純化が可能な点から広く普及し始めている。
しかし、記録が急冷と徐冷で行なわれるため、記録速度（媒体上の記録装置・光ビームの走査速度）の影響を受け易く、幅広い線速をカバーすることが困難であり、特に速い記録速度に対応するのが非常に困難であり、更に繰り返し記録特性（オーバーライト特性）の向上が課題となっている。これは、速い記録速度では記録層に徐冷のヒートモードを作ることが困難になるため、結晶化によるマーク消去が困難になるためとされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高速、即ち１２．０ｍ／ｓ以上の記録速度でのオーバーライト特性が向上した繰り返し記録信頼性の良好な光情報記録媒体の記録方法の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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） 基板上に少なくとも記録層と反射層を有し、光を照射することにより情報の記録、再生、消去、書き換えが可能であり、光照射（記録）パワーＰｗで記録したときの変調度をＭ（Ｐｗ）とするとき、Ｍ（Ｐｗ）が、Ｐｗに対して連続であり且つ記録速度１２ｍ／ｓ以上において、光照射（記録）パワーＰｗｎ（ｎ＝１，２，３…）で変曲点を持つ光情報記録媒体に対して、パワーＰｗとパワーＰｂのパルス状の光を交互に照射することでマークを形成し、パワーＰｅの定常光を照射することでブランクを形成し、Ｐｗ＞Ｐｅ＞Ｐｂで且つＰｅ／Ｐｗを一定とし、Ｐｗｎと光情報記録媒体の最適記録パワーＰｗｏの比（Ｐｗｎ／Ｐｗｏ）及び／又は変曲点での変調度Ｍ（Ｐｗｎ）を制御して記録を行うことを特徴とする光情報記録方法。
２） 光情報記録媒体の最適記録パワーをＰｗｏとして、ＰｗｎとＰｗｏが次の関係を満足することを特徴とする１）記載の光情報記録方法。
０．７≦Ｐｗｎ／Ｐｗｏ≦０．９
３） 変曲点での変調度Ｍ（Ｐｗｎ）が、次の式を満足することを特徴とする１）又は２）記載の光情報記録方法。
０．４≦Ｍ（Ｐｗｎ）≦０．５５
４） 光情報記録媒体の記録層材料が、組成式ＧａαＧｅβＳｂγＴｅδ（α，β，γ，δは原子％）で表され、次の組成比を満足する合金を主成分とすることを特徴とする１）〜３）の何れかに記載の光情報記録方法。
２≦α≦６
１≦β≦４
６５≦γ≦８０
１５≦δ≦２５
α＋β＋γ＋δ≧９５
５） 光情報記録媒体の反射層がＡｇを主成分とする材料からなることを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の光情報記録方法。
６） 反射層のＡｇ含有率が９７原子％以上であることを特徴とする５）記載の光情報記録方法。
７） 光情報記録媒体が、記録層と反射層の間に、膜厚が５〜１００ｎｍの範囲にある少なくとも１層の上部保護層を有することを特徴とする１）〜６）の何れかに記載の光情報記録方法。
【０００５】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体は、基板上に少なくとも記録層と反射層をそれぞれ一層以上有する。図１に、記録及び再生を基板側から行い、記録層材料に相変化物質を用いた光情報記録媒体の層構成例の断面図を示す。情報の記録及び再生は図１の下方の基板（１）側から光を入射することにより行う。基板（１）上には少なくとも記録層（３）と反射層（５）が形成されていることが必要であり、更に記録層から反射層への熱拡散防止と記録層にかかる照射光をエネルギーに変換する効率の向上のために、上部保護層（４）を形成することが好ましく、記録時にかかる熱エネルギーによる損傷防止と干渉による媒体反射率の確保のために下部保護層（２）を形成することが好ましい。更にこれらの機能性薄膜を腐食等の化学的損傷やキズ等の物理的損傷から保護するためにオーバーコート層（６）を形成することが好ましい。
【０００６】
基板（１）の形状は、媒体の使用目的によって任意に選択でき、例えばカード型やディスク型があるが、媒体の記録再生に際し、記録装置の光学系を固定し、高速に媒体上を走査するためには、媒体を回転できる利点からディスク形状の方が好ましい。その直径は任意であるが、φ５０ｍｍ〜φ２００ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくはφ８０ｍｍ〜φ１４０ｍｍの範囲である。
基板の厚さは、媒体に要求される強度（機械的特性）と光学特性から決定される。
記録再生光が基板を透過する場合には、基板が厚いと焦点距離の長い対物レンズが必要となり、高い開口数（ＮＡ）を採用した高密度記録が困難になる。また薄い基板を用いると、特に樹脂材料を用いた場合に強度不足となり、媒体の信頼性を著しく低下させるので好ましくない。
従って、基板の厚さとしては０．２〜２．０ｍｍの範囲が好ましく、特に好ましいのは０．５〜１．３ｍｍの範囲であり、具体例としてはコンパクトディスク（ＣＤ）の１．２ｍｍ、デジタルヴァーサタイルディスク（ＤＶＤ）の０．６ｍｍなどがある。
【０００７】
基板は、記録再生に用いる光の波長領域において略透明であることが必要であり、この条件を満足する基板材料としては、ガラス、セラミック、樹脂等が挙げられるが、加工のし易さとコスト、生産性を考慮すると樹脂が好ましい。
このような樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などがあり、成型性、光学特性、コストの点で優れたポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂が好ましい。
また、基板は射出成形で作成するのが好ましい。
【０００８】
基板上には、記録装置の光ビーム照射位置制御用の案内溝を形成しても良く、案内溝は連続でも不連続でもよい。更にアドレス情報や位置情報を付加しても構わない。ディスク形状の媒体の場合、案内溝は同心円状又は螺旋状に形成され、その溝の間隔は媒体に対応する記録再生装置の光学系及び媒体の記録密度によって決定される。また、溝の間隔は対物レンズのＮＡ及び記録波長などの光学系によって制限される。
溝間隔の具体例としては、ＮＡ０．６５、記録波長６５５ｎｍの光学系を用いるＤＶＤの場合の０．７４μｍ、ＮＡ０．５０の対物レンズ及び記録波長７８０ｎｍの光学系を用いるＣＤの場合の１．６μｍ、ＮＡ０．５５の対物レンズ及び記録波長７８０ｎｍの光学系を用いる倍密コンパクトディスク（ＤＤＣＤ）の場合の１．１μｍなどが挙げられる。
案内溝の幅は、溝間隔よりも小さくする必要があり、溝間隔の１／２〜１／５程度が好ましい。溝深さは、記録再生波長にπ程度の位相差を生じるようにすることが好ましく、例として屈折率１．５の基板の場合は波長の１／６にする。
【０００９】
記録層（３）は情報を記録する薄膜層である。記録される情報は光学的に識別可能である記録マークであり、記録マークは記録装置から対物レンズで集光された光ビームを照射し記録層及びその近傍にエネルギーを加えることで形成する。
記録層材料には、光照射による加熱で状態変化を生じる材料が用いられるが、単一ビームの強度変調のみで記録及び消去を可能とするためには、相変化材料を用いる。このような相変化材料としては、安定又は準安定な２つ以上の相の間で可逆的に変化し得るものである必要があり、これらの異なる相においては、再生波長領域で光学特性（屈折率、複屈折率）が異なることが必要である。そして、光学特性が異なるためには微細構造を異にする必要があり、微細構造としては、結晶構造、分子配向、原子配向（磁気配向）等が例として挙げられる。
【００１０】
上記のような条件を満足する材料としては、ヒートモードのみで記録が可能であり記録装置及び媒体の双方の構成を単純化できることから、結晶−アモルファス相転移をする合金が好ましい。
特に、ＳｂＴｅ系の合金に１種又は２種以上の元素を添加したものを用いることにより、アモルファスマークの消去を容易にでき、消去性能及び繰り返し記録性能の高い光情報記録媒体を得ることが可能となる。
上記添加元素としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｓ、Ｓｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙなどが挙げられ、好ましい合金系としては、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＳｂＴｅ系、ＧｅＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＡｇＩｎＳｂＴｅ系、ＧｅＧａＳｂＴｅ系、ＧｅＧａＩｎＳｂＴｅ系等が挙げられる。更に、これらの合金系に合金構成元素と重複しない上記添加元素を微量加えてもよい。
【００１１】
これらの中で特に好ましいのは、組成式ＧａαＧｅβＳｂγＴｅδ（α，β，γ，δは原子％）で表され、次の組成比を満足する合金を主成分とする材料である。
２≦α≦６
１≦β≦４
６５≦γ≦８０
１５≦δ≦２５
α＋β＋γ＋δ≧９５
【００１２】
記録層の形成には真空成膜法を用いることが好ましい。真空成膜法としては、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等があり、合金の構成元素への依存性の低さ、生産性の高さからスパッタリング法が好ましく、特に、成膜速度の点でＤＣマグネトロンスパッタリング法が好ましい。
スパッタリング雰囲気には、通常希ガスを用いるが、この希ガスに微量の窒素又は酸素を混合して、これらを記録層中に混入させても構わない。
記録層の膜厚は、光学特性と熱的特性から最適化され、十分な信号振幅と高い繰り返し記録特性を得るために１０〜３０ｎｍ程度であることが好ましく、更に好ましくは１０〜２０ｎｍである。
【００１３】
反射層は、再生光を反射すると同時に記録時に媒体にかかる熱を逃がす放熱層としての機能も兼ねる。
反射層の材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉの何れかを主成分とするものが用いられるが、反射率、熱伝導率などの点でＡｇを主成分とするものが好ましく、特にＡｇを９７原子％以上含有するものが好ましい。
反射層には、微量の添加物を加えても良く、このような添加物としては、例えばＴｉ、Ｃｒ、Ｃ、Ｐｄ、Ｔａが挙げられる。また、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｓｉの何れかを微量の添加物として加えることも可能である。
反射層の形成は前述の記録層と同様の方法を用いる。
反射層の膜厚としては、十分な反射率と記録感度を確保できるように設定する必要があり、５０〜３００ｎｍの範囲が好ましく、更に好ましくは１００〜２００ｎｍである。
【００１４】
これらの層構成の他に、記録層や基板を保護するために、記録層の上下に保護層を設けることもできる。
保護層の材料としては記録再生波長で略透明な材料であることが必要である。
このような材料としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２などの金属酸化物；Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ、ＧｅＮ、ＧａＮなどの窒化物；ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、ＴａＳ_４などの硫化物；ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ_４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣなどの炭化物；ダイヤモンド状カーボンなどが挙げられる。
これらの材料は、単体でも２種類以上の混合物として用いても良く、必要に応じて添加物を加えてもよい。
また、保護層材料の融点は、記録層材料の融点よりも高くすることが必要であり、好ましくは６００℃以上である。
更に、下部保護層、上部保護層に異なる材料を用いても良く、膜厚も独立に設定してよいし、複数の材料を順次積層して多層保護層としてもよい。
【００１５】
下部保護層は、樹脂基板を保護できる膜厚を有する必要があり、５０〜２００ｎｍとすることが好ましく、更に好ましくは５０〜１００ｎｍである。
上部保護層は、記録層材料の拡散を防止すると共に記録層にかかる熱を反射層に効率良く逃がす機能を有する必要があるので、好ましい膜厚は５〜１００ｎｍであり、更に好ましくは１０〜３０ｎｍである。この範囲の膜厚に設定することにより、媒体を急冷構造として記録層を急冷できるので、容易にアモルファスマークを作ることができる。
保護層の成膜法としては、真空蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等があるが、生産性の点からスパッタリング法が好ましい。
スパッタリング法としては、酸素、窒素、硫黄化合物等のガスを用いた反応性スパッタリング法を用いても、化合物や混合物ターゲットを用いた通常のスパッタリング法を用いても良い。これらの場合、ターゲットが絶縁体、電気伝導度の低い物質又は半導体の場合には、ＲＦマグネトロンスパッタリング法を用いるのが好ましい。
【００１６】
上記の構成の媒体をキズなどの物理的損傷や腐食などの化学的損傷から保護するためにオーバーコート層を設ける。オーバーコート層には任意の材料を使用できるが、樹脂が好ましく、特に光硬化樹脂が好ましい。
オーバーコート層の膜厚は、損傷を防ぐために１〜１００μｍの範囲とすることが好ましく、更に環境変動による応力の低減を考慮すると３〜５０μｍとすることがより好ましい。
オーバーコート層の成膜には、スピンコーティング法、ディッピング法などの公知の方法を用いることができる。
【００１７】
記録層に相変化記録材料を用いた場合には、記録層の初期化が必要である。
記録層の形成直後は通常急冷状態にあるため、準安定状態であるアモルファス相となっている。通常アモルファス状態では媒体の反射率が低く十分な再生信号強度が得られないので、より反射率の高い結晶状態にする必要があり、そのための処理を初期化と呼ぶ。
初期化は、高出力レーザー光を適切な対物レンズで記録層近傍に照射し走査させて結晶化することにより行う。この方法は、記録層近傍のみを加熱でき、媒体が樹脂を含む構成であっても、樹脂の融解、熱的損傷を防止することが可能であるため好ましい。
レーザー光源としては高出力の半導体レーザーを用いる。集光されたビーム径は、好ましくは１〜３００μｍとし、ビーム形状は、走査方向に短く走査方向と垂直な方向に長くして媒体全面の初期化時間を短縮することが好ましい。
走査速度とレーザーの出力は、媒体の結晶化状態で最適化される必要があり、出力は０．１〜４Ｗの範囲が好ましく、走査速度は２．０〜８．０ｍ／ｓの範囲が好ましい。
【００１８】
本発明の光情報記録方法では、対物レンズで集光された光を記録層近傍に照射及び走査することにより記録を行うが、記録される情報は２値化するために変調されなくてはならない。
２値化の変調方式としてはマーク位置変調、マーク長変調などがあるが、情報の高密度化、高速記録再生に適しているマーク長変調が好ましい。マーク長変調方式の例としては、ＣＤで採用されるＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ−ｔｏ−Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＤＶＤで採用されるＥＦＭ＋等が例示できる。
情報の記録は、記録層中にアモルファスのマークを形成することにより行う。記録マークの形成は、照射する光の強度（パワー）を変調することにより行うが、その記録方法の例を図２に示す。
【００１９】
図２（ａ）は記録すべき情報をマーク長変調したものである。横軸は時間を示し、縦軸は２値化された情報のＨｉｇｈ（高い）レベルとＬｏｗ（低い）レベルに相当する。高いレベル１がピットを形成する個所であり、低いレベル０がマークを記録しないか又はマークを消去する個所である。Ｔはマークの長さの基本的な長さ（周期）であり、基本クロックである。
図２（ａ）は、１１Ｔマーク、５Ｔブランク（マークがない状態）、４Ｔマークを連続して記録する場合に相当する。
記録方法の強度（パワー）変調は、図２（ｂ）、図２（ｃ）で示されるように、複数のパルスを光照射パワーＰｗで発光することにより行う。またブランク部分は光照射パワーＰｅでＣＷ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）発光、即ち強度変調がない定常発光をする。
このような強度変調による相変化型光情報記録媒体への記録方法は特開平９−１３８９４６号公報に開示されている。
光照射パワーＰｗ、Ｐｅのレベルは、媒体毎に任意に設定可能であり、最適値を使用する。最適な記録（光照射）パワーＰｗの設定方法の例としては、特開平９−２１９０２１号公報に開示されているような、変調度の微分係数を用いたパラメータで決定する方法を挙げることができる。
【００２０】
パルスの数及び幅は任意に設定できる。記録長さｎＴ（ｎは自然数）に対して一定の規則で変調することが好ましい。図２（ｂ）の例はＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＤＣＤ−ＲＷで採用されている変調方式であり、ｎＴの記録にｎ−１個のパルスを用いる。パルスの幅に関するパラメータとしては、１パルス目の長さであるＴｔｏｐ、マルチパルス部のパルス長さであるＴｍｐ、最終パルス後の冷却時間であるＴｏｆｆの３種が例として挙げられる。図３に各パラメータを示す。
各パルス幅は記録する媒体の種類や、記録速度（記録装置の光ピックアップが媒体を走査する速度）によって変化させることができる。例として、ＣＤ−ＲＷの標準規格書であるオレンジブックパート３ ｖｏｌ２に記載された方法がある。
この方法では、ＣＤの基準速度の４倍速相当で記録する場合はＴｍｐ＝０．２Ｔとし、８倍速ではＴｍｐ＝０．４Ｔ、１０倍速ではＴｍｐ＝０．５Ｔとなる。このように記録速度に対してパルス幅を変更することで、記録速度による記録パワーの変動を小さくすることができるため、各速度一定記録ＣＡＶに対応することができる。
【００２１】
図２（ｃ）は、より少ないパルスで記録する場合である。
この記録方法を用いると、１パルス当りの光照射パワーＰｗの発光時間を長くすることができるので、低感度の媒体に記録する場合や高速記録（短いＴでの記録）の場合に採用する。但し、この記録方法によりｎＴのマークを形成する場合には、ｎが偶数のときｎＴ／２個のパルスで記録し、ｎが奇数のとき（ｎ−１）／２個のパルスで記録する。しかし、この記録方法では各パルス幅及び各パルスの立ち上がり位置を独立に最適化する必要がある。それぞれのパルス幅は０．５Ｔ〜２．０Ｔの範囲で設定するのが好ましく、更には０．８Ｔ〜１．５Ｔの範囲で設定することが好ましい。
図２（ｄ）に、上記の方法で記録されたマークを記録再生装置で再生したときの反射光の信号（ＲＦ信号とよぶ）を示す。マークが形成された部分はアモルファス領域となるため反射率が低くＩ＝Ｉｂｏｔとなり、マークが無いか又はマークが消去された部分は反射率が高くＩ＝Ｉｔｏｐとなる。再生されるＲＦ信号は光学系（ＮＡ、波長、ビーム径）などの制約とマーク形状の歪み等によって変調されるため、矩形にはならない。
【００２２】
ランダムなパターンを記録して、再生した信号を重ね合わせると図４に示すようなパターンとなる。最も長いマークのＩｂｏｔが最も低く、最も長いランドのＩｔｏｐが最も高くなる。ここで、変調度Ｍは次の式で定義される。
Ｍ＝（Ｉｔｏｐ−Ｉｂｏｔ）／Ｉｔｏｐ
最長マーク・ランドは２値化の変調方式に依存する。図４に示した例はＣＤの場合であるため、最も長いマーク、ランドは１１Ｔになり、１１ＴでのＩｂｏｔ＝Ｉ１１ｂｏｔとなる。ＤＶＤではＥＦＭ＋（８−１６変調）のため、最長マーク・ランドは１４Ｔになる。
変調度Ｍは記録（光照射）パワーＰｗに大きく依存する。高いＰｗをかけることにより、記録マークの幅を広くすることができるため、Ｉｂｏｔが低くなり、変調度Ｍは高くなる。変調度Ｍと記録パワーＰｗの関係（Ｍ−Ｐ曲線と呼ぶ）は通常図５に示すような関係にある。低い記録パワーＰｗでは変調度Ｍのパワー依存性は高いが高い記録パワーＰｗでは依存性は低くなり、やがて収束する傾向にある。従来の光情報記録媒体においては、通常Ｍ−Ｐ曲線は連続であり、滑らかな曲線となる。
【００２３】
一方、光照射パワーＰｅは記録後及び繰り返し記録後（オーバーライト後）の記録信号特性、特にマークエッジのジッタに大きく影響する。
光照射パワーＰｅとしては、マークを最も効率よく消去できるパワーを選択する必要があり、高い光照射（記録）パワーＰｗで記録された幅の広いマークを消去するためには、高い光照射パワーＰｅを設定する必要がある。従って光照射（記録）パワーＰｗとＰｅの比であるＰｅ／Ｐｗを固定する。
Ｐｅ／Ｐｗの範囲としては、０．１〜０．７であればマーク消去を行うことができるが、好ましくは０．２〜０．５の範囲とすることにより、多数回の繰り返し記録による記録層とその近傍への熱的ダメージを低減することができ、かつ、マークを効率よく消去することが可能となる。
本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体における変調度Ｍの記録パワーＰｗ依存性は、図６に示すように、Ｍ−Ｐ曲線がＰｗ＝Ｐｗｎで変曲点を持つことを特徴とする。但し、記録時はＰｅ／Ｐｗを一定に保った状態で記録を行う。この変曲点を生じる現象は記録層材料の特性に依存する。
【００２４】
図７（ａ）に、従来の光情報記録媒体における温度履歴と記録層の状態の関係を示す。
記録装置から対物レンズで集光された光を照射すると、記録層とその近傍が加熱され温度上昇が起こる。前述の図２（ｂ）、図２（ｃ）に示されるようなパルス発光を行った場合、マーク形成の部分では短い時間に高いエネルギー（光照射パワーＰｗ）がかかるため、記録層の温度は図７（ａ）のＡのような履歴をとる。
一方、マーク消去部分では低いエネルギー（光照射パワーＰｅ）が連続的に照射されるため温度上昇が小さくＣに示す履歴をとる。
Ａの履歴の場合、記録層が融点Ｔ′ｍより高い状態から急冷されるので照射部分は準安定相であるアモルファス相となり、Ｃの履歴の場合、徐冷状態ではあるが結晶化温度Ｔ′ｃより高い温度まで加熱されるので結晶相となる。
【００２５】
これに対し、本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体の温度履歴と記録層状態の関係は図７（ｂ）に示すようになる。アモルファス相となる履歴Ａは同様であるが、温度履歴により異なる２種類の結晶状態となる。つまり異なる結晶化温度Ｔ′ｃ１とＴ′ｃ２が存在する。
到達温度がＴ′ｃ１〜Ｔ′ｃ２の時は温度履歴Ｃ１を経た結晶状態Ｃ′１となり、到達温度がＴ′ｃ２〜Ｔ′ｍの場合は温度履歴Ｃ１を経た結晶状態Ｃ′２となる。結晶状態Ｃ′１とＣ′２では、結晶構造又は組織（結晶粒界）が異なっており、その結果として反射率が異なる。
結晶状態Ｃ′１の場合の反射率をＲｃ１、結晶状態Ｃ′２の場合の反射率をＲｃ２とすると、Ｒｃ１＞Ｒｃ２の関係が成立する。この現象は再生信号のＩｔｏｐの上昇として観察される。
従って、図６におけるＰｗ＜Ｐｗｎの領域での結晶状態はＣ′２であり、Ｐｗ＞Ｐｗｎの領域での結晶状態はＣ′１である。Ｐｗ＜Ｐｗｎの領域からＰｗを増加させていくと変調度Ｍ（Ｐｗ）が増加していくが、Ｐｗ＝ＰｗｎでＩｔｏｐが上昇するモードに切り替わり、変調度Ｍ（Ｐｗ）の光照射（記録）パワーＰｗ依存性が変わる。そのためＰｗ＝ＰｗｎでＭ−Ｐ曲線が変曲点を持つことになる。
【００２６】
本発明の光情報記録方法では、媒体の最適記録パワーをＰｗｏとして、Ｐｗｏ＞Ｐｗｎで記録する必要がある（図１０参照）。ここで、Ｐｗｏとしては、十分高い変調度が得られ、かつ繰り返し記録後のジッタを十分に低くできる値を選択する必要がある。
変調度Ｍ（Ｐｗ）は、０．５以上とすれば十分なＳ／Ｎ比を得ることができ、再生信号の信頼性を上げることができるが、好ましくは０．５５以上である。例えばオレンジブックパートIIIでは１１Ｔ変調度＞０．５５となっている。
また、前記Ｐｗｎ＜Ｐｗｏという条件から、Ｍ（Ｐｗｎ）＜Ｍ（Ｐｗｏ）の関係が成立する。前述の通り変調度Ｍ（Ｐｗ）が０．５以上、好ましくは０．５５以上である領域が特性を良好にする領域である。この変調度Ｍ（Ｐｗ）が０．５以上の領域に変調度Ｍの不連続点が存在すると、光照射パワーＰｗの僅かな変動に対して変調度Ｍが不安定になってしまう。従って不連続点を与えるＭ（Ｐｗｎ）は０．５５以下、更に好ましくは０．５０以下である。
繰り返し記録特性については、１回目の書換え〔２回書き込み：ＤＯＷ１（Ｄｉｒｅｃｔ Ｏｖｅｒ Ｗｒｉｔｅ １）〕後のジッタと１０００回書き換え（ＤＯＷ１０００）後のジッタのバランスから最適記録パワーＰｗｏを設定しなくてはならない。
図８にジッタと最適記録パワーＰｗｏの関係を示す。
本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体では、Ｐｗ＝Ｐｗｎで結晶化のモードが変わるので、ジッタにもその影響が出る。特にＤＯＷ１後のジッタをＰｗ＞Ｐｗｎの領域で下げることができる。最適記録パワーＰｗｏは、ＤＯＷ１、ＤＯＷ１０００後のジッタが上限値以内となる領域内で選択する必要がある。
【００２７】
ジッタの上限値は、再生装置の性能及び情報の変調方式、誤り訂正能力に依存するが、好ましくは基本クロック周期の１０％以下、又は最短パルス幅の１／２の１０％以下であり、例としてはＤＶＤのデータトゥクロックジッタで８％以下、ＤＤＣＤのデータトゥクロックジッタで１０％以下、ＣＤ基準再生速度の３Ｔ〜１１Ｔの実測値ジッタで３５ｎｓ以下（３Ｔの５％程度）である。
また、Ｍ（Ｐｗ）のＰｗ＝Ｐｗｎでの変曲点は、記録装置における最適記録パワーＰｗｏの決定動作であるＯＰＣ（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）に、特開平９−２１９０２１号公報に開示されたガンマ法を利用している場合、Ｐｗｏの決定精度に大きく影響する。
ガンマ法では変調度Ｍ（Ｐｗ）の微分係数を規格化した関数
γ（Ｐｗ）＝（ｄＭ／ｄＰｗ）×（Ｐｗ／Ｍ）
で定義されたγ（Ｐｗ）を用いて行う。
ガンマは、変調度及びパワーのそれぞれで規格化された関数であるため、γを指定すれば、記録装置でのＰｗ及びＭの絶対値に依存せずにＰｗｏを決定することができる。つまり、記録装置毎の個体差の影響を受けずに最適な記録パワーを設定することが可能となる。
【００２８】
Ｍ（Ｐｗ）が図６に示すような関数の場合、γは図９に示すような関数となる。つまり、Ｐｗが低い領域でγのＰｗに対する依存性（関数の傾き）が大きくなる。従って、低いＰｗの領域でガンマを決定すれば、より高い精度でＰｗｏを決定することが可能となる。
図６に示す通り、Ｐｗ＝Ｐｗｎで変曲点がある場合、γは図９に示す通り不連続点を発する。即ちＰｗ＝ＰｗｎではΔγの幅を取ってしまう。ＯＰＣの動作でＰｗｎ近傍を使用すると、ガンマの測定誤差がΔγとなってしまう。従って、ＯＰＣでのＰｗｏ決定での精度がΔγだけ低下してしまう。
上記の点を考慮すると、ＰｗｏとＰｗｎの比が次の関係を満足することが好ましい。
０．７≦Ｐｗｎ／Ｐｗｏ≦０．９
【００２９】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を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。
【００３０】
実施例１
螺旋状の連続グルーブ（案内溝）を転写したφ１２０ｍｍのポリカーボネート製ＣＤ−ＲＷ基板を用意し、下部保護層、記録層、上部保護層、反射層、オーバーコート層を順次積層してＣＤ−ＲＷディスクを作成した。
基板に転写されたグルーブは、間隔が１．６μｍ、溝幅が０．６μｍ、深さが３０ｎｍであった。
この基板にＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物を積層し下部保護層とした。
次に、ＧａαＧｅβＳｂγＴｅδ（α，β，γ，δは原子％）を主成分とする合金を用いて、スパッタリング法で膜厚２０ｎｍの記録層を成膜した。合金の組成比は以下の範囲であった。
２≦α≦４
２≦β≦４
７０≦γ≦７５
１８≦δ≦２３
α＋β＋γ＋δ≧９５
次に、記録層上にＺｎＳとＳｉＯ_２からなる混合物をＲＦスパッタリング法で２５ｎｍ成膜して上部保護層とした。
次に、純度９９．９％のＡｇを用いて、記録層と同じスパッタリング法により膜厚２００ｎｍの反射層を成膜した。
次に、市販の光ディスク用コート樹脂材料を用いて、膜厚５〜１０μｍのオーバーコート層を設けた。成膜方法としては、樹脂材料をスピンコート法で塗布し、振り切った後に紫外線を照射し硬化する方法を採用した。
得られたディスクを初期化した。初期化は高出力レーザーを媒体上に照射及び走査させることで行った。照射したレーザーの出力は１０００ｍＷ、照射ビームの形状は長方形であり、走査方向に１μｍ、走査方向と垂直な方向に１００μｍとした。また走査速度を５．０ｍ／ｓとした。
初期化後のディスクは、未記録状態で市販品と同程度の特性を有するＣＤ−ＲＷディスクであった。
【００３１】
このＣＤ−ＲＷディスクに対し記録を行い評価した。
記録再生装置はＣＤ用スピンドルテスターを用いた。光ピックアップの仕様は以下のとおりとした。
λ＝７８９ｎｍ
ＮＡ＝０．４９
Ｐｗ＝最大４０ｍＷ
記録方法は前述の図２（ｂ）に示した（ｎ−１）個のパルスで記録する方法を採用した。記録のパラメータは以下の通りとした。
Ｐｗ＝１８〜３２ｍＷ
Ｐｅ／Ｐｗ＝０．３６
Ｔｔｏｐ＝１．０Ｔ
Ｔｍｐ＝０．４８Ｔ
Ｔｏｆｆ＝０．４０Ｔ
Ｔ＝１４．４６ｎｓ（ＣＤの１／１６相当）
走査速度＝１９．２ｍ／ｓ（ＣＤの１６倍相当）
繰り返し記録回数：１〜１０００回
Ｐｗを変化させて、１１Ｔ変調度、３Ｔランドジッタを測定した結果を図１１、図１２に示す。図１１の変調度のグラフからＰｗｎ＝２２ｍＷに変曲点があることが分る。また、図１２のジッタのグラフから、ＤＯＷ１ジッタとＤＯＷ１０００ジッタの両方に、標準規格の３５ｎｓ以下を満たす領域が存在することが分る。
なお、このときの最適記録パワーは２８ｍＷであり、Ｍ（Ｐｗｎ）＝０．４３、Ｍ（Ｐｗｏ）＝０．６４、Ｐｗｎ／Ｐｗｏ＝０．７８であった。
変曲点の位置から、変曲点の影響により高いパワー側でＤＯＷ１でのジッタが低下していることが分る。
以上の結果から、本実施例のディスクは、ＣＤ規格であるジッタ３５ｎｓ以下を満足し、ＣＤの１６倍相当の速度で記録可能であることが確認された。
【００３２】
実施例２
実施例１と同じディスクに実施例１と異なる下記の記録条件で記録を行った。
ここでは、図２（ｃ）で示される２Ｔ周期のストラテジを用いた。
Ｐｗ＝１８〜３２ｍＷ
Ｐｅ／Ｐｗ＝０．４２
Ｔｔｏｐ＝１．５Ｔ（ｎ＝奇数）
Ｔｔｏｐ＝１．０Ｔ（ｎ＝偶数）
Ｔｍｐ＝０．８５Ｔ
Ｔｏｆｆ＝１．０Ｔ
Ｔ＝９．６４ｎｓ（ＣＤの１／２４相当）
走査速度＝２８．８ｍ／ｓ（ＣＤの２４倍相当）
繰り返し記録回数：１〜１０００回
実施例１と同様にＰｗを変化させて、１１Ｔ変調度、３Ｔランドジッタを測定した結果を図１３、図１４に示す。
図１３の変調度のグラフから、実施例１と同様に変曲点があることが分る。測定の結果、Ｐｗｎ＝２３ｍＷ、Ｐｗｏ＝２９ｍＷであった。
また、図１４のジッタのグラフから、ＤＯＷ１ジッタとＤＯＷ１０００ジッタの両方に、標準規格の３５ｎｓ以下を満たす領域が存在することが分る。
更に、図１４から、実施例１と同様に変曲点の効果でＤＯＷ１のジッタがＰｗ＞Ｐｗｎの領域で低下しているのが分る。
以上の結果から、本実施例のディスクも、ＣＤ規格であるジッタ３５ｎｓ以下を満足し、ＣＤの２４倍相当の速度で記録可能であることが確認された。
【００３３】
比較例１
記録層材料であるＩｎαＧｅβＳｂγＴｅδ（α，β，γ，δは原子％）を主成分とする合金の組成比を下記の通りとした点以外は、実施例１と全く同様にしてＣＤ−ＲＷディスクを作成した（各層の膜厚、初期化条件も同一）。
７≦α≦８
０．２≦β≦０．５
６８≦γ≦７３
１８≦δ≦２０
α＋β＋γ＋δ≧９５
このディスクに、実施例１と同じ記録条件で記録を行い、実施例１と同様にして１１Ｔ変調度、３Ｔランドジッタを測定した結果を図１５、図１６に示す。
図１５、図１６から分るように、実施例１及び２と異なり、変調度に変曲点が存在しない。その結果としてＤＯＷ１ジッタが下がらず、ＣＤ規格である３５ｎｓを達成できないことが確認された。
【００３４】
【発明の効果】
本発明１によれば、変曲点での記録パワーＰｗｎで記録層の結晶化モードが変わり、マークの消去が容易になるので、１回目の書換え（オーバーライト）での記録信号を良好にすることができる。
本発明２によれば、最適記録パワーＰｗｏと変曲点での記録パワーＰｗｎの関係が最適化されているので、多数回のオーバーライト特性を良好にすることができる。
本発明３によれば、変曲点での記録パワーＰｗｎにおける変調度が最適化されているので、記録装置が最適記録パワーＰｗｏを決定する際の試書き（ＯＰＣ）時に変曲点の影響を取り除くことができる。
本発明４によれば、記録層材料としてＧａＧｅＳｂＴｅ系合金を用いると同時に、組成が最適化されているので、容易に２種の異なる結晶状態を作ることができ、変調度に変曲点を作ることができる。
本発明５〜６によれば、反射層の主成分がＡｇであるため、媒体の反射率を高くすることができると同時に、高い熱伝導率により急冷構造を取り易く、感度を上げることができる。
本発明７によれば、上部保護層の膜厚が最適化されているので、媒体を急冷構造にし易く、同時に高い熱伝導率により多数回の繰り返し記録特性を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 記録及び再生を基板側から行い、記録層材料に相変化物質を用いた光情報記録媒体の層構成例を示す断面図。
【図２】 マーク長変調による記録方法の例を示す図。
（ａ） 記録すべき情報をマーク長変調した状態を示す。
（ｂ） ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＤＣＤ−ＲＷで採用されている変調方式を示す。
（ｃ） （ｂ）よりも少ないパルスで記録する場合を示す。
（ｄ） 記録されたマークを記録再生装置で再生したときの反射光の信号
（ＲＦ信号とよぶ）を示す。
【図３】 パルスの幅に関するパラメータの例（１パルス目の長さであるＴｔｏｐ、マルチパルス部のパルス長さであるＴｍｐ、最終パルス後の冷却時間であるＴｏｆｆ）を示す図。
【図４】 ＣＤについて、ランダムなパターンを記録し再生した信号を重ね合わせたパターンを示す図。
【図５】 変調度と記録パワーの関係（Ｍ−Ｐ曲線）を示す図。
【図６】 本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体における変調度Ｍ（Ｐｗ）の記録パワーＰｗ依存性を示す図。
【図７】 光情報記録媒体における温度履歴と記録層状態の関係を示す図。
（ａ） 従来の光情報記録媒体の場合
（ｂ） 本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体の場合
【図８】 本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体におけるジッタとＰｗｏの関係を示す図（ＤＯＷ１：１回目の書換え後のジッタ、ＤＯＷ１０００：１０００回書き換え後のジッタ）。
【図９】 ガンマ法における記録パワーＰｗとγ（Ｐｗ）＝（ｄＭ／ｄＰｗ）×（Ｐｗ／Ｍ）との関係を示す図。
【図１０】 本発明の光情報記録方法の対象となる光情報記録媒体の記録パワーＰｗと変調度Ｍ（Ｐｗ）との関係を示す図。
【図１１】 実施例１のディスクについて、Ｐｗを変更して１１Ｔ変調度を測定した結果を示す図。
【図１２】 実施例１のディスクについて、Ｐｗを変更して３Ｔランドジッタを測定した結果示す図。
【図１３】 実施例２のディスクについて、Ｐｗを変更して１１Ｔ変調度を測定した結果を示す図。
【図１４】 実施例２のディスクについて、Ｐｗを変更して３Ｔランドジッタを測定した結果示す図。
【図１５】 比較例１のディスクについて、Ｐｗを変更して１１Ｔ変調度を測定した結果を示す図。
【図１６】 比較例１のディスクについて、Ｐｗを変更して３Ｔランドジッタを測定した結果示す図。
【符号の説明】
（１） 基板
（２） 下部保護層
（３） 記録層
（４） 上部保護層
（５） 反射層
（６） オーバーコート層
１ ２値化された情報のＨｉｇｈ（高い）レベル
０ ２値化された情報のＬｏｗ（低い）レベル
Ｔ マークの長さの基本的な長さ（周期）
Ｐｗ 光照射パワー（記録パワー、記録時に照射される光の最大パワー）
Ｐｅ 光照射パワー
Ｐｂ 光照射パワー
Ｉ 反射率
Ｉｔｏｐ 高い反射率
Ｉｂｏｔ 低い反射率
Ｉ１１ １１Ｔでの反射率
Ｉ１１ｂｏｔ １１Ｔでの低い反射率
ＧＮＤ 接地状態の電圧レベル（Ｇｒｏｕｎｄ）
Ｔｔｏｐ １パルス目の長さ
Ｔｍｐ マルチパルス部のパルス長さ
Ｔｏｆｆ 最終パルス後の冷却時間
Ｔ′ 温度
Ｔ′ｍ 融点
Ｔ′ｃ１ 第一の結晶化温度
Ｔ′ｃ２ 第二の結晶化温度
Ｐｗｎ 光照射パワー（ｎ＝１，２，３…）
Ｐｗｏ 媒体の最適記録パワー
Ｍ（Ｐｗ） 光照射（記録）パワーＰｗで記録したときの変調度
Ｍ（Ｐｗｎ） 変曲点での変調度
Ｍ（Ｐｗｏ） 媒体の最適記録パワーでの変調度
Ａ アモルファス相となる履歴
Ｃ１ 結晶状態Ｃ１となる履歴
Ｃ２ 結晶状態Ｃ２となる履歴
ｔ 時間
ＤＯＷ１ １回目の書換え後のジッタ
ＤＯＷ１０００ １０００回書換え後のジッタ
γ ガンマ法の不連続点

Claims (7)

1. 基板上に少なくとも記録層と反射層を有し、光を照射することにより情報の記録、再生、消去、書き換えが可能であり、光照射（記録）パワーＰｗで記録したときの変調度をＭ（Ｐｗ）とするとき、Ｍ（Ｐｗ）が、Ｐｗに対して連続であり且つ記録速度１２ｍ／ｓ以上において、光照射（記録）パワーＰｗｎ（ｎ＝１，２，３…）で変曲点を持つ光情報記録媒体に対して、パワーＰｗとパワーＰｂのパルス状の光を交互に照射することでマークを形成し、パワーＰｅの定常光を照射することでブランクを形成し、Ｐｗ＞Ｐｅ＞Ｐｂで且つＰｅ／Ｐｗを一定とし、Ｐｗｎと光情報記録媒体の最適記録パワーＰｗｏの比（Ｐｗｎ／Ｐｗｏ）及び／又は変曲点での変調度Ｍ（Ｐｗｎ）を制御して記録を行うことを特徴とする光情報記録方法。
2. 光情報記録媒体の最適記録パワーをＰｗｏとして、ＰｗｎとＰｗｏが次の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の光情報記録方法。
   ０．７≦Ｐｗｎ／Ｐｗｏ≦０．９
3. 変曲点での変調度Ｍ（Ｐｗｎ）が、次の式を満足することを特徴とする請求項１又は２記載の光情報記録方法。
   ０．４≦Ｍ（Ｐｗｎ）≦０．５５
4. 光情報記録媒体の記録層材料が、組成式ＧａαＧｅβＳｂγＴｅδ（α，β，γ，δは原子％）で表され、次の組成比を満足する合金を主成分とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の光情報記録方法。
   ２≦α≦６
   １≦β≦４
   ６５≦γ≦８０
   １５≦δ≦２５
   α＋β＋γ＋δ≧９５
5. 光情報記録媒体の反射層がＡｇを主成分とする材料からなることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の光情報記録方法。
6. 反射層のＡｇ含有率が９７原子％以上であることを特徴とする請求項５記載の光情報記録方法。
7. 光情報記録媒体が、記録層と反射層の間に、膜厚が５〜１００ｎｍの範囲にある少なくとも１層の上部保護層を有することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の光情報記録方法。

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