JP4060512B2

JP4060512B2 - 光記録媒体

Info

Publication number: JP4060512B2
Application number: JP2000095746A
Authority: JP
Inventors: 謙一相原
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-30
Filing date: 2000-03-30
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2020-03-30
Also published as: JP2001283465A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録媒体、特に光ビームを照射することにより記録層材料に相変化を生じさせ、情報の記録・再生を行い、かつ、書き換えが可能である相変化型情報記録媒体に関し、光メモリー関連機器、特に書き換えが可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁波、特にレーザービームの照射による記録、再生および消去可能な光メモリー媒体のひとつとして、結晶−非結晶相間あるいは結晶−結晶相間の転移を利用する、いわゆる相変化型記録媒体がよく知られている。特に光磁気メモリーでは困難な単一ビームによるオーバーライトが可能であり、ドライブ側の光学系もより単純であることなどから、最近その研究開発が活発になってきている。
一方、近年ＣＤ（コンパクトディスク）の急速な普及にともない、一回だけの書き込みが可能な追記型コンパクトディスク（ＣＤ−Ｒ）が開発され、市場に普及されはじめた。しかし、ＣＤ−Ｒでは書き込み時に一度でも失敗すると修正不可能なためそのディスクは使用不可能となってしまい廃棄せざるを得ない。したがってその欠点を補える書き換え可能なコンパクトディスクの実用化が待望されていた。
研究開発された一つの例として、光磁気ディスクを利用した書き換え可能なコンパクトディスクがあるが、オーバーライトの困難さや、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒとの互換がとりにくい等といった欠点を有するため、原理的に互換確保に有利な相変化型光ディスクの実用化開発が活発化してきた。また、１９９６年１０月には、書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）として、オレンジブックパートIII(ｖｅｒ１．０)が発行された。
【０００３】
ＣＤ−ＲＷディスクでは、記録する際にディスクの最内周のＰＣＡ（パワー・キャリブレーション・エリア）で試し書きを行い、最適記録パワーを決定する。この最適記録パワーは記録感度に依存している。またオレンジブックパートIIIでは最大記録パワーというものが決定されており、記録感度が悪く最大記録パワーよりも実際の最適記録パワーが大きい場合、最大記録パワーで記録する、つまり最適記録パワーより小さいパワーで記録することになる。そうなるときれいなマークが書けず、ジッター等の増大に繋がってしまう。第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、反射層（反射放熱層）の４層構造からなるＣＤ−ＲＷディスクにおいて、記録感度が良くなるのは第１誘電体層の膜厚を薄くするか、記録層の膜厚を薄くする、あるいは第２誘電体層の膜厚を厚くすれば良い。
【０００４】
またＣＤ−ＲＷディスクは他のＣＤ系メディアと同様に反射率の高低でデジタル信号の０、１を読みだしている。ところが、他のＣＤ系メディアと異なり反射率が低い。他のＣＤ系メディアの反射率は６０％以上だが、ＣＤ−ＲＷディスクの反射率は１５％から２５％の間であることが規格書であるオレンジブックパートIIIに規定されている。一般に高速再生のＣＤ−ＲＯＭプレーヤーでは、内周から外周まで同一の再生線速で読みだしている訳ではなく、ＣＡＶ再生で最外周においてそのプレーヤーが達し得るとしている最高線速になるのが一般的である。再生線速が速くなると、反射率は高い方が一般的に有利で反射率が低いとリードエラーが多くなり、リードエラーがあるレベルを超えるとプレーヤーは一般に再生線速を落とす設定になっている。そのためプレーヤーの持つ最大ポテンシャルを発揮できない。反射率を高くするには記録層の膜厚をあげるか、第１誘電体層の膜厚を厚くするあるいは第２誘電体層の膜厚を薄くすればよい。
【０００５】
さらにＣＤ−ＲＷディスクはダイレクトオーバーライトが出来るメディアである。そのダイレクトオーバーライトの可能回数はオレンジブックパートIIIに規定されており、その回数は１０００回以上である。ＣＤ−ＲＷディスクも熱記録なので、繰り返しオーバーライトをするうちに記録層にダメージが大きくなるとオーバーライトできなくなってしまう。記録層のダメージが大きくならないためには、記録層の膜厚を薄くするか、第２誘電体層の膜厚を薄くすれば良い。
これらの特性を良くしようとした時、例えば外周での反射率を上げたい場合、第１誘電体層の膜厚を全体的に厚くする。そうすると今度は最内周部で記録感度が悪くなってしまう。同様に記録層の膜厚を全体的に厚くするとやはり最内周での記録感度が悪くなってしまう。さらに同様に第２誘電体層の膜厚を全体的に薄くすると最内周での記録感度が悪くなってしまう。
このようにひとつの特性を満たそうとすると他の特性が犠牲になるのが現状であり、バランスの取れたＣＤ系メディア、特にＣＤ−ＲＷメディアを作るのは大変難しいのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記従来技術の課題を解消したＣＤ系メディア、特にＣＤ−ＲＷディスクの性能向上と安定した供給を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、光記録媒体の改善に鋭意研究を重ねた結果、前記課題を解決した光記録媒体を見出した。
本発明によれば、円盤状の基板上に少なくとも第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、金属反射層（反射放熱層）、必要に応じてオーバーコート層、例えばＵＶ硬化樹脂の順に積層してなる相変化型光記録媒体において、記録層の膜厚の分布が、内周から外周へ凹状になることを特徴とする光記録媒体を提供することにより、前記課題を解決することができた。
【０００８】
すなわち、本発明の光記録媒体においては、記録層の膜厚の内周から外周にかけての分布を凹の形状とすることにより、外周部での反射率、信号振幅共に大きくなり、高速再生時にリードエラーを起こす可能性を低くすることができる。
また、前記凹状を中心値から０．５％以上５％未満とすることにより、他の信号特性に大きな影響を及ぼさずに外周部の反射率、信号振幅を大きくさせることができる。
【０００９】
すなわち、ただ記録層の膜厚の分布が内周から外周にかけて凹状になっていると、外周部での反射率が上がるが、最内周部分での記録感度が悪くなってしまう。そこで第１誘電体層の膜厚分布を凸状にすれば、記録層の膜厚増加による最内周部における記録感度の悪化を相殺することができる。このように第１誘電体層の膜厚が凸状になると最内周部分での記録感度は良くなるが、外周部分で記録層が厚くなって上がった反射率が下がってしまうが、さらに第２誘電体層の膜厚分布を凸状にすれば、その効果で外周部分の反射率が高いまま維持できる。中周部分で記録層の膜厚が厚くなりオーバーライトが懸念されるが第２誘電体層の膜厚が薄くなるので相殺される。
【００１０】
前記第１誘電体層と第２誘電体層の形状はどのような凸の形状であっても良いが、そのスロープがなだらかなものが好ましい。マスキング等をして膜厚が段差的に変化するのはその部分で初期化ムラ等の反射率変動につながり信号が不連続になり記録再生時ピックアップが追従しなくなる可能性があるため好ましくない。凹の形状は図５〜７のどのような形でもかまわない。さらに、第１誘電体層と第２誘電体層の膜厚分布は０．５％未満であると所望の効果が得られず、５％以上だと所望の効果を得るために出る不具合を他の層で相殺できない。そのため膜厚分布は中心値から０．５％以上５％未満になることが望ましい。
【００１１】
また、上記の効果は記録層の組成の主成分が少なくともＡｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅの４元素からなり、添加元素として窒素または酸素あるいはその両方を含み、第１誘電体層、第２誘電体層の組成の主成分が少なくともＺｎ、Ｓ、Ｓｉ、Ｏの４元素からなる場合さらに顕著である。
【００１２】
【発明の実施態様】
本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、案内溝を有する基板１上に第１誘電体層２、記録層３、第２誘電体層４、反射放熱層５、オーバーコート層６を有する。さらに、好ましくは、オーバーコート層上に印刷層７、基板裏面に、ハードコート層８を有する。基板の材料は通常ガラス、セラミックス、あるいは樹脂であり、樹脂基板が成形性、コストの点で好適である。樹脂の例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などがあげられるが、成形性、光学特性、コストの点で優れるポリカーボネート樹脂、アクリル系樹脂が好ましい。また、基板の形状としてはディスク状、カード状あるいはシート状であってもよい。
【００１３】
ただし、本発明の光記録媒体を書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）に応用する場合には、以下のような特定の条件が付与されることが望ましい。その条件は、使用する基板に形成される案内溝（グルーブ）の幅が０．２５〜０．６５μｍ、好適には０．３０〜０．５５μである。
記録層の構成材料としては、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｂ、Ｔｅを含む４元系の相変化形記録材料を主成分として含有する材料が、記録（アモルファス化）感度・速度、消去（結晶化）感度・速度、及び消去比が極めて良好なため適している。
【００１４】
記録層の膜厚としては１０〜１００ｎｍ、好適には１５〜５０ｎｍとするのがよい。さらに、ジッター等の初期特性、オーバーライト特性、量産効率を考慮すると、好適には、１５〜３５ｎｍとするのがよい。１０ｎｍより薄いと光吸収能が著しく低下し、記録層としての役割を果たさない。
【００１５】
第１誘電体層および第２誘電体層の材料としては、ＳｉＯ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｎＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２などの金属酸化物、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮなどの窒化物、ＺｎＳ、Ｉｎ_２Ｓ_３、ＴａＳ_４などの硫化物等があげられる。
第１誘電体層の膜厚は、光学的干渉効果のため、λ／４の整数倍が良いとされており、記録層の熱設計的にその何倍前後になるかが決まる。そのため６０〜２００ｎｍ、好適には８０〜１１０ｎｍとするのがよい。
【００１６】
第２誘電体層の膜厚としては、１５〜５５ｎｍ、好適には２０〜５０ｎｍとするのがよい。１５ｎｍより薄くなると耐熱性保護層としての機能を果たさなくなる。また、感度の低下を生じる。一方、５５ｎｍより厚くなると、Ｏ／Ｗ特性を劣化させる。
【００１７】
反射放熱層としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔａなどの金属材料、またはそれらの合金などを用いることができる。また添加元素としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｔａなどが使用される。
反射放熱層の上には、その酸化防止としてオーバーコート層を有することが望ましい。オーバーコート層としては、スピンコートで作製した紫外線硬化樹脂が一般的である。その厚さは、７〜１５μｍが適当である。７μｍ以下では、オーバーコート層上に印刷層を設ける場合、エラー率の増加の可能性がある。
ハードコート層としては、スピンコートで作製した紫外線硬化樹脂が一般的である。その厚さは、２〜６μｍが適当である。２μｍ以下では、十分な耐擦傷性が得られない。６μｍ以上の厚さでは、内部応力が大きくなってしまい、ディスクの機械特性に大きく影響してしまう。
【００１８】
本発明の情報記録媒体の初期化、記録、再生、消去に用いる電磁波としてはレーザー光、電子線、Ｘ線、紫外線、可視光線、赤外線、マイクロ波など種々のものが採用可能である。中でも小型でコンパクトな半導体レーザーが最適である。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。
実施例１〜１０
幅０．５μｍ、深さ３５ｎｍのグルーブを有する直径１２０ｍｍ、１．２ｍｍ厚のポリカーボネート基板に、以下の実施例および比較例に示す第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、反射層を枚葉型スパッタ装置によって、１０秒タクトで連続製膜し、次いで、紫外線硬化樹脂のスピンコートによるハードコートを形成し、相変化型光ディスクを形成した。
第１誘電体層の中心膜厚を１００ｎｍ、記録層の中心膜厚を３０ｎｍ、第２誘電体層の中心膜厚を４５ｎｍとし、反射層（反射放熱層）はアルミニウム合金を用いた。
各層の内周から外周への膜厚分布は、マグネトロン・スパッタリングを行うマグネットの配置と角度及びターゲットを特殊加工することによりコントロールした。
【００２０】
外周部のＢｌｅｒ（ブロック・エラー・レイト）はリコー製ＣＤ−Ｒ／ＲＷドライブ（ＭＰ６２００）を用い、半径５５ｍｍでの６Ｘ再生時のＢｌｅｒを測定した。最適記録パワーは最内周部の記録感度として前記ドライブによるＰＯ値を用いた。Ｏ／Ｗ特性は内周ｒ＝２５ｍｍ、中周ｒ＝４０ｍｍ、外周ｒ＝５５ｍｍでの１０００回後のＪｉｔｔｅｒ値を測定した。初期化のし易さは日立ＣＰ製初期化装置（ＰＯＰ１２０−４Ｒａ）により、初期化パワー８００ｍＷ、送り４８μｍ（初期化ＬＤビーム幅９６μｍ）の条件で初期化し、初期化後の未記録Ｊｉｔｔｅｒと１回記録後の反射率変動から判断した。初期化前後の機械特性変動は小野測器製機械特性測定装置（ＬＭ−１００）により測定した。
記録層の膜厚分布、第１誘電体層および第２誘電体層の膜厚分布を一定とした比較例１〜４の光記録媒体の構成およびその特性を次表１〜２に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
【表２】

【００２３】
【効果】
１．請求項１
外周部での反射率、信号振幅共に大きくなり、高速再生時にリードエラーを起こす可能性が低い光記録媒体が提供される。
他の信号特性に大きな影響を及ぼさずに外周部の反射率、信号振幅を大きくさせた光記録媒体が提供される。
【００２４】
２．請求項２
（１）第１誘電体層の内周から外周にかけての分布を凸状とすることにより、記録層の膜厚増加による最内周部の記録感度の悪化を相殺し、データエリアでのオーバーパワーでの書き込みを防止できる光記録媒体が提供される。
（２）第２誘電体層の内周から外周にかけての分布を凸状とすることにより、記録層の膜厚増加による内周・外周におけるオーバライト特性の悪化を相殺することのできる光記録媒体が提供される。
（３）第２誘電体層の内周から外周にかけての分布が凸状かつ中心値から０．５％以上５％未満となっているため、記録層の膜厚増加による内周・外周におけるオーバライト特性の悪化を相殺し、かつ第１誘電体層の膜厚減少による外周部の反射率低下も同時に相殺させることができ、さらに最内周部の記録感度を悪化させない光記録媒体が提供される。
【００２５】
３．請求項３
初期化がしやすく、低パワーで固有の情報を書き込むことができる光記録媒体が提供される。
４．請求項４
よりコントラストのはっきりした光記録媒体が提供される。
【００２６】
５．請求項５
請求項２の効果がより顕著になり、かつ記録時の応力変化による特性を悪化させることがない、光記録媒体が提供される。
６．請求項６
前記従来技術の問題を解消したＣＤ−ＲＷディスクが得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光記録媒体の１実施態様の構成を模式的に示す図である。
【図２】記録層の膜厚分布の１例を示す図である。
【図３】記録層の膜厚分布の他の例を示す図である。
【図４】記録層の膜厚分布の他の例を示す図である。
【図５】第１誘電体層と第２誘電体層の膜厚分布の１例を示す図である。
【図６】第１誘電体層と第２誘電体層の膜厚分布の他の例を示す図である。
【図７】第１誘電体層と第２誘電体層の膜厚分布の他の例を示す図である。
【図８】実施例１の記録層の膜厚分布を示す図である。
【図９】実施例２〜１０の記録層の膜厚分布を示す図である。
【図１０】実施例３の第１誘電体層の膜厚分布を示す図である。
【図１１】実施例４〜１０の第１誘電体層の膜厚分布を示す図である。
【図１２】実施例５の第２誘電体層の膜厚分布を示す図である。
【図１３】実施例６〜１０の第２誘電体層の膜厚分布を示す図である。

Claims

円盤状の基板上に少なくとも第１誘電体層、記録層、第２誘電体層、金属反射層（反射放熱層）、必要に応じてオーバーコート層を順次に積層してなる相変化型光記録媒体において、記録層の膜厚の分布が、内周から外周へ凹の形状に変化しているものであることを特徴とする光記録媒体。
第１誘電体層および／または第２誘電体層の膜厚の分布が、内周から外周へ凸の形状に変化しているものである請求項１記載の光記録媒体。
記録層の組成の主成分として、少なくともＡｇ、Ｉｎ、ＳｂおよびＴｅの４元素を含有するものである請求項１または２記載の光記録媒体。
記録層の添加元素として窒素原子および／または酸素原子を含有する請求項３記載の光記録媒体。
第１誘電体層および／または第２誘電体層の組成の主成分として、少なくともＺｎ、Ｓ、ＳｉおよびＯの４元素を含有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光記録媒体。
光記録媒体が書き換え可能なコンパクトディスク（ＣＤ−ＲＷ）である請求項１〜５のいずれかに記載の光記録媒体。