JP4084674B2 - 光記録媒体 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録媒体に関し、特に追記型の光記録媒体に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、デジタルデータを記録するための記録媒体として、CDやDVDに代表される光記録媒体が広く利用されている。これらの光記録媒体は、CD−ROMやDVD−ROMのようにデータの追記や書き換えができないタイプの光記録媒体(ROM型光記録媒体)と、CD−RやDVD−Rのようにデータの追記はできるがデータの書き換えができないタイプの光記録媒体(追記型光記録媒体)と、CD−RWやDVD−RWのようにデータの書き換えが可能なタイプの光記録媒体(書き換え型光記録媒体)とに大別することができる。
【0003】
ROM型光記録媒体においては、製造時において予め基板に形成されるピット列によりデータが記録されることが一般的であり、書き換え型光記録媒体においては、例えば、記録層の材料として相変化材料が用られ、その相状態の変化に基づく光学特性の変化を利用してデータが記録されることが一般的である。
【0004】
これに対し、追記型光記録媒体においては、記録層の材料としてシアニン系色素、フタロシアニン系色素、アゾ色素等の有機色素が用いられ、その化学的変化(場合によっては化学的変化に加えて物理的変形を伴うことがある)に基づく光学特性の変化を利用してデータが記録されることが一般的である。追記型光記録媒体は書き換え型光記録媒体とは違い、一旦データを記録した場合これを消去したり書き換えたりすることができないが、このことはデータの改竄ができないことを意味するため、データの改竄防止が求められる用途において重要な役割を果たしている。
【0005】
しかしながら、有機色素は日光等の照射によって劣化することから、追記型光記録媒体において長期間の保存に対する信頼性をさらに高めるためには、記録層を有機色素以外の材料によって構成することが望ましい。
【0006】
記録層を有機色素以外の材料によって構成した例としては、特許文献1に記載されているように、無機材料からなる2層の反応層を積層しこれを記録層として用いる技術が知られている。
【0007】
【特許文献1】
特開昭62−204442号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1に記載の追記型光記録媒体は、記録層に記録した初期の記録情報を長期にわたって良好な状態で保持することが困難であるとともに、記録層の表面性が必ずしも良好ではないことから初期の記録特性についても良好でないケースがあった。
【0008】
このような問題を解決すべく、本願の出願人は既に、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)又はアルミニウム(Al)を主成分とする第1の反応層と、銅(Cu)を主成分とする第2の反応層の積層体を記録層として用いる技術を提案した(特願2002−104317号)。このような記録層を用いれば、良好な記録感度を有する初期の記録情報を長期にわたって維持することが可能となる。
【0009】
しかしながら、第1及び第2の反応層を構成する材料及びその比率をどのように設定すれば、記録信号のジッタや記録感度を総合的に満足させることができるか、必ずしも明らかではなかった。
【0010】
したがって、本発明は、積層された少なくとも2つの反応層を有する記録層の材料及びその比率を最適化することにより、記録信号のジッタや記録感度を総合的に満足させることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面による光記録媒体は、基板と、前記基板上に設けられレーザビームの照射によって記録マークを形成可能な記録層とを備え、前記記録層は、実質的に銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料からなる第1の反応層と、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれた一つの元素を主成分とする第2の反応層とを含んでいることを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、高い保存信頼性を確保しつつ、記録信号のジッタ及び記録感度を総合的に満足させることが可能となる。また、第1の反応層におけるアルミニウム(Al)の添加量は10〜25原子%であることが好ましく、20〜25原子%であることがより好ましく、20原子%程度であることが特に好ましい。
【0013】
また、前記記録層を挟むように設けられた第1及び第2の誘電体層をさらに備えることが好ましく、前記記録層から見て前記基板とは反対側に設けられた光透過層をさらに備え、前記光透過層の厚さが10〜300μmに設定されていることが好ましい。このような薄い光透過層を有する構造は、いわゆる次世代型の光記録媒体である。また、前記レーザビームの波長は380nm〜450nmであることが好ましい。これは、波長が380nm〜450nmであるレーザビームを用いて記録すると、特に高い変調度を得ることができるからである。
【0014】
本発明の他の側面による光記録媒体は、基板と、前記基板上に設けられた複数の情報層とを備え、前記複数の情報層のうち光入射面から最も遠い情報層とは異なる所定の情報層に含まれる記録層が、実質的に銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料からなる第1の反応層と、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれた一つの元素を主成分とする第2の反応層とを含んでいることを特徴とする。
【0015】
本発明によれば、上述した効果に加え、該所定の情報層の光透過率が高いことから、所定の情報層から見て光入射面とは反対側に位置する情報層に対するデータの記録及び/又は再生を妨げることがない。
【0016】
また、該所定の情報層から見て光入射面とは反対側に位置する情報層は、波長が380nm〜450nmのレーザビームを照射することによってデータの記録及び/又は再生が可能な情報層であることが好ましい。該所定の情報層は、記録マークが形成されている部分の光透過率とそれ以外の部分の光透過率との差が上記波長領域において非常に小さいことから、所定の情報層から見て光入射面とは反対側に位置する情報層に対するデータの記録及び/又は再生を安定的に行うことが可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【0018】
図1(a)は、本発明の好ましい実施態様にかかる光記録媒体10の外観を示す切り欠き斜視図であり、図1(b)は、図1(a)に示すA部を拡大した部分断面図である。
【0019】
図1(a),(b)に示す光記録媒体10は、外径が約120mm、厚みが約1.2mmである円盤状の光記録媒体であり、図1(b)に示すように、支持基板11と、反射層12と、誘電体層13,15と、記録層14と、光透過層16とを備えて構成されている。本実施態様にかかる光記録媒体10は、波長λが例えば380nm〜450nm、好ましくは約405nmであるレーザビームLを光透過層16の表面である光入射面16aより記録層14に照射することによって、データの記録及び再生を行うことが可能な追記型の光記録媒体である。光記録媒体10に対するデータの記録及び再生においては、開口数が例えば0.7以上、好ましくは0.85程度の対物レンズが用いられ、これによって、記録層14上におけるレーザビームLのビームスポットは約0.4μm程度まで絞られる。
【0020】
支持基板11は、光記録媒体10に求められる厚み(約1.2mm)を確保するために用いられる厚さ約1.1mmの円盤状の基板であり、その一方の面には、その中心部近傍から外縁部に向けて、レーザビームLをガイドするためのグルーブ11a及びランド11bが螺旋状に形成されている。特に限定されるものではないが、グルーブ11aの深さとしては10nm〜40nmに設定することが好ましく、グルーブ11aのピッチとしては0.2μm〜0.4μmに設定することが好ましい。支持基板11の材料としては種々の材料を用いることが可能であり、例えば、ガラス、セラミックス、あるいは樹脂を用いることができる。これらのうち、成形の容易性の観点から樹脂が好ましい。このような樹脂としてはポリカーボネート樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。中でも、加工性などの点からポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂が特に好ましい。但し、支持基板11は、レーザビームLの光路とはならないことから、高い光透過性を有している必要はない。
【0021】
支持基板11の作製は、スタンパを用いた射出成形法を用いることが好ましいが、2P法等、他の方法によってこれを作製することも可能である。
【0022】
反射層12は、光透過層16側から入射されるレーザビームLを反射し、再び光透過層16から出射させる役割を果たす。反射層12の材料はレーザビームLを反射可能である限り特に制限されず、例えば、マグネシウム(Mg),アルミニウム(Al),チタン(Ti),クロム(Cr),鉄(Fe),コバルト(Co),ニッケル(Ni),銅(Cu),亜鉛(Zn),ゲルマニウム(Ge),銀(Ag),白金(Pt),金(Au)等を用いることができる。これらのうち、高い反射率を有することから、アルミニウム(Al),金(Au),銀(Ag),銅(Cu)又はこれらの合金(AlとTiとの合金等)などの金属材料を用いることが好ましい。本発明において、光記録媒体に反射層12を設けることは必須でないが、これを設ければ、光記録後において多重干渉効果により高い再生信号(C/N比)が得られやすくなる。また、反射層12の腐食防止を目的として、支持基板11と反射層12との間に誘電体からなる防湿層を介在させても構わない。
【0023】
反射層12の厚さとしては、5〜300nmに設定することが好ましく、20〜200nmに設定することが特に好ましい。これは、反射層12の厚さが5nm未満であると反射層12による上記効果を十分に得ることができない一方、反射層12の厚さが300nm超であると、反射層12の表面性が低くなるばかりでなく、成膜時間が長くなり生産性が低下してしまうからであり、反射層12の厚さを5〜300nm、特に20〜200nmに設定すれば、反射層12による上記効果を十分に得ることができるとともに、その表面性を高く維持することができ、さらに、生産性の低下を防止することが可能となる。
【0024】
誘電体層13,15は、これらの間に設けられる記録層14を物理的及び/又は化学的に保護する役割を果たし、記録層14はこれら誘電体層13,15に挟持されることによって、光記録後、長期間にわたって記録情報の劣化が効果的に防止される。
【0025】
誘電体層13,15を構成する材料は、使用されるレーザビームLの波長領域において透明な誘電体であれば特に限定されず、例えば、酸化物、硫化物、窒化物又はこれらの組み合わせを主成分として用いることができるが、支持基板11等の熱変形防止、並びに、記録層14に対する保護特性の観点から、Al、AlN、ZnO、ZnS、GeN、GeCrN、CeO、SiO、SiO、Si、SiC、La、TaO、TiO、SiAlON(SiO,Al,Si及びAlNの混合物)及びLaSiON(La,SiO及びSiの混合物)等、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、セリウム(Ce)、チタン(Ti)、亜鉛(Zn)、タンタル(Ta)等の酸化物、窒化物、硫化物、炭化物あるいはそれらの混合物を用いることが好ましく、特に、ZnSとSiOとの混合物を用いることがより好ましい。この場合、ZnSとSiOのモル比は、80:20に設定することが特に好ましい。誘電体層13と誘電体層15は、互いに同じ材料で構成されてもよいが、異なる材料で構成されてもよい。さらに、誘電体層13,15の少なくとも一方が、複数の誘電体層からなる多層構造であっても構わない。
【0026】
また、誘電体層13,15の層厚は特に限定されないが、いずれも3〜200nmに設定することが好ましい。これは、層厚が3nm未満であると上述した効果が得られにくくなる一方、層厚が200nmを超えると、成膜時間が長くなり生産性が低下するおそれがあるとともに、誘電体層13,15のもつ応力によってクラックが発生するおそれがあるからである。
【0027】
また、誘電体層13,15は、記録の前後における光学特性の差を拡大する役割をも果たし、これを達成するためには、使用されるレーザビームLの波長領域において高い屈折率(n)を有する材料を選択することが好ましい。さらに、レーザビームLを照射した場合に、誘電体層13,15に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下することから、これを防止するためには、使用されるレーザビームLの波長領域において低い消衰係数(k)を有する材料を選択することが好ましい。
【0028】
記録層14は不可逆的な記録マークが形成される層であり、複数の反応層からなる積層構造を有している。記録層14のうち未記録状態である領域は、図2(a)に示すように反応層21と反応層22が積層された状態となっているが、所定以上のパワーを持つレーザビームLが照射されると、その熱によって、図2(b)に示すように反応層21を構成する元素及び反応層22を構成する元素がそれぞれ部分的又は全体的に混合されて記録マークMとなる。このとき、記録層において記録マークMの形成された混合部分とそれ以外の部分(ブランク領域)とではレーザビームLに対する反射率が大きく異なるため、これを利用してデータの記録・再生を行うことができる。記録されるデータは、記録マークMの長さ(記録マークMの前縁から後縁までの長さ)及びブランク領域の長さ(記録マークMの後縁から次の記録マークMの前縁までの長さ)によって表現される。記録マークM及びブランク領域の長さは、基準となるクロックの1周期に相当する長さをTとした場合、Tの整数倍に設定される。具体的には、1,7RLL変調方式においては、2T〜8Tの長さを持つ記録マークM及びブランク領域が使用される。
【0029】
本発明においては、反応層21及び反応層22の一方(好ましくは反応層21)は銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料によって構成される。これは、アルミニウム(Al)の添加量が10原子%未満又は30原子%超であると、記録信号のジッタが高くなってしまうからであり、アルミニウム(Al)の添加量が10原子%未満であると保存信頼性が不十分となるおそれがあるからである。また、アルミニウム(Al)の添加量が25原子%以下であると、記録感度が高くなることから、この点を考慮すれば、アルミニウム(Al)の添加量は10〜25原子%であることが好ましい。さらに、記録信号のジッタはアルミニウム(Al)の添加量が20〜25原子%程度である場合に最も低くなることから、この点を考慮すれば、アルミニウム(Al)の添加量は20〜25原子%程度であることがより好ましい。さらに、記録感度はアルミニウム(Al)の添加量が10〜20原子%程度である場合に最も高くなることから、この点をも考慮すれば、アルミニウム(Al)の添加量は20原子%程度であることが最も好ましい。
【0030】
尚、反応層21及び反応層22の一方に銅(Cu)及びアルミニウム(Al)以外の元素は実質的に含まれていないことが好ましいが、1原子%を限度として不純物が含まれていても構わない。したがって、本明細書において「実質的に銅(Cu)にアルミニウム(Al)が添加された材料からなる」とは、銅(Cu)及びアルミニウム(Al)以外の元素の含有率が1原子%以下であることを意味する。
【0031】
また、本発明においては、反応層21及び反応層22の他方(好ましくは反応層22)はシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)又はアルミニウム(Al)を主成分とする。ここで「主成分」とは、当該層を構成する元素のうち最も構成比率(原子比)の高い元素を指す。当該層には、記録感度を高める観点から、主成分となるシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)又はアルミニウム(Al)の他に、マグネシウム(Mg)(マグネシウム(Mg)が主成分である場合を除く)、アルミニウム(Al)(アルミニウム(Al)が主成分である場合を除く)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等が添加されていてもよい。当該層の主成分は、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)又はアルミニウム(Al)であることが好ましく、シリコン(Si)であることが最も好ましい。
【0032】
以上を総合すれば、反応層21は銅(Cu)にアルミニウム(Al)が20原子%程度添加された材料からなり、反応層22はシリコン(Si)を主成分とする材料からなることが最も好ましい。このような材料によって反応層21及び反応層22を構成すれば、十分な保存信頼性を確保しつつ、高い記録感度と低いジッタを得ることが可能となる。しかも、このような材料によって反応層21及び反応層22を構成すれば、レーザビームLの波長が380nm〜450nmである場合において特に高い変調度を得ることが可能となる。
【0033】
記録層14の層厚は、厚くなればなるほどレーザビームLのビームスポットが照射される反応層22の表面22aの平坦性が悪化し、これに伴って再生信号のノイズレベルが高くなるとともに、記録感度も低下する。この点を考慮すれば、反応層22の表面22aの平坦性を高めることによって再生信号のノイズレベルを抑制するとともに記録感度を高めるためには、記録層14の層厚を薄く設定することが有効であるが、薄くしすぎると記録前後における光学定数の差が少なくなり、再生時に高いレベルの再生信号(C/N比)を得ることができなくなる。また、記録層14の層厚を極端に薄く設定すると、成膜時における層厚制御が困難となる。以上を考慮すれば、記録層14の層厚は2〜40nmに設定することが好ましく、2〜20nmであることがより好ましく、2〜15nmであることがさらに好ましい。
【0034】
反応層21及び反応層22それぞれの層厚は特に限定されないが、再生信号のノイズレベルを充分に抑制し、充分な記録感度を確保し、さらに、記録前後の反射率の変化を充分に大きくするためには、いずれも1〜30nmであることが好ましく、反応層21の層厚と反応層22の層厚との比(反応層21の層厚/反応層22の層厚)は、0.2〜5.0であることが好ましい。
【0035】
尚、上記反射層12、誘電体層13、記録層14(反応層21,22)及び誘電体層15の形成方法としては、これらの構成元素を含む化学種を用いた気相成長法、例えば、スパッタリング法や真空蒸着法を用いることができ、中でも、スパッタリング法を用いることが好ましい。
【0036】
光透過層16は、レーザビームLの入射面を構成するとともにレーザビームLの光路となる層であり、その厚さとしては10〜300μmに設定することが好ましく、50〜150μmに設定することが特に好ましい。光透過層16の材料としては、使用されるレーザビームLの波長領域において光透過率が十分に高い材料である限り特に限定されないが、アクリル系又はエポキシ系の紫外線硬化性樹脂を用いることが好ましい。また、紫外線硬化性樹脂を硬化させてなる膜のかわりに、光透過性樹脂からなる光透過性シートと各種接着剤や粘着剤を用いて光透過層16を形成してもよい。
【0037】
以上が本発明の好ましい実施態様にかかる光記録媒体10の構造である。
【0038】
次に、光記録媒体10に対するデータの記録原理について説明する。
【0039】
上記光記録媒体10に対してデータを記録する場合、図1に示すように、光記録媒体10に対して強度変調されたレーザビームLを光入射面16aから入射し記録層14に照射する。このとき、レーザビームLを集束するための対物レンズの開口数(NA)は例えば0.7以上、レーザビームLの波長λは例えば380nm〜450nmに設定され、好ましくは、対物レンズの開口数(NA)は0.85程度、レーザビームLの波長λは405nm程度に設定される。
【0040】
このようなレーザビームLが記録層14に照射されると、記録層14が加熱され、反応層21を構成する元素及び反応層22を構成する元素が混合される。かかる混合部分は、図2(b)に示すように記録マークMとなり、その反射率はそれ以外の部分(ブランク領域)の反射率と異なった値となることから、これを利用してデータの記録・再生を行うことが可能となる。しかも、本実施態様においては、反応層21及び反応層22が上述した材料によって構成されていることから、十分な保存信頼性を確保しつつ、高い記録感度と低いジッタを得ることが可能となる。また、反応層21,22を構成する上記材料は地球上においてありふれた材料であることから、環境負荷を抑制することも可能となる。
【0041】
図3は、光記録媒体10に対してデータを記録するためのレーザビームLのパルス列パターンの好ましい一例を示す図であり、(a)は2T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(b)は3T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(c)は4T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(d)は5T信号〜8T信号を形成する場合のパルス列パターンを示している。
【0042】
図3(a)〜(d)に示すように、本パルス列パターンにおいては、レーザビームLの設定強度は記録パワーPw1及び基底パワーPb1(<Pw1)からなる2つの強度(2値)に変調される。
【0043】
記録パワーPw1としては、照射によって記録層14を構成する反応層21,22が溶融・混合するような高いレベルに設定され、基底パワーPb1としては、照射されても加熱状態にある記録層14が冷却されるような極めて低いレベルに設定される。
【0044】
図3(a)に示すように、2T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数は「1」に設定される。レーザビームLの記録パルス数とは、レーザビームLの強度が記録パワーPw1(又はPw2(Pw2については後述する))まで高められた回数によって定義される。より具体的には、レーザビームLの強度は、タイミングt11以前においては基底パワーPb1に設定され、タイミングt11からタイミングt12までの期間(ttop)においては記録パワーPw1に設定され、タイミングt12以降においては再び基底パワーPb1に設定される。
【0045】
また、図3(b)に示すように、3T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数は「2」に設定される。つまり、レーザビームLの強度は、タイミングt21からタイミングt22までの期間(ttop)及びタイミングt23からタイミングt24までの期間(tlp)においては記録パワーPw1に設定され、その他の期間においては基底パワーPb1に設定される。
【0046】
さらに、図3(c)に示すように、4T信号を形成する場合、レーザビームの記録パルス数は「3」に設定される。つまり、レーザビームLの強度は、タイミングt31からタイミングt32までの期間(ttop)、タイミングt33からタイミングt34までの期間(tmp)及びタイミングt35からタイミングt36までの期間(tlp)においては記録パワーPw1に設定され、その他の期間においては基底パワーPb1に設定される。
【0047】
そして、図3(d)に示すように、第2のパルス列パターンにおいて5T信号〜8T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数はそれぞれ「4」〜「7」に設定される。この場合も、レーザビームLの強度は、ttop(タイミングt41からタイミングt42までの期間)、tmp(タイミングt43からタイミングt44までの期間、タイミングt45からタイミングt46までの期間等)及びtlpの期間(タイミングt47からタイミングt48までの期間)においては記録パワーPw1に設定され、その他の期間においては基底パワーPb1に設定される。
【0048】
以上により、記録信号(2T信号〜8T信号)を形成すべき領域においては、記録パワーPw1をもつレーザビームLの照射によって、記録層14を構成する反応層21,22が溶解・混合し記録マークMが形成される。
【0049】
尚、上記実施態様において用いた記録層14は高い光透過率を有しているとともに、特に380nm〜450nmの波長領域のレーザビームに対しては、記録マークMが形成された部分とそれ以外の部分との光透過率差が非常に小さいという特徴を有している。この点に着目すれば、上記実施態様において用いた記録層14は、複数の情報層が積層された光記録媒体用の記録層として好適であると考えられる。以下、本発明を複数の情報層が積層された光記録媒体に適用した実施態様について説明する。
【0050】
図4は、本発明の好ましい他の実施態様にかかる光記録媒体30の部分断面図である。本実施態様にかかる光記録媒体30の外観は、図1(a)に示した光記録媒体10と同様、外径が約120mm、厚みが約1.2mmである円盤状の光記録媒体であり、図4にはそのA部を拡大した状態が示されている。
【0051】
図4に示すように、本実施態様にかかる光記録媒体30は、支持基体31と、透明中間層32と、光透過層33と、支持基体31と透明中間層32との間に設けられた情報層L0と、透明中間層32と光透過層33との間に設けられた情報層L1とを備え、情報層L0は光入射面33aから遠い側の情報層を構成し、情報層L1は光入射面33aから近い側の情報層を構成する。このように、本実施態様にかかる光記録媒体30は、積層された2層の情報層を有している。
【0052】
情報層L0に対してデータの記録/再生を行う場合、光入射面33aから近い側の情報層L1を介してレーザビームLが照射されることになるため、情報層L1は十分な光透過率を有している必要がある。具体的には、データの記録/再生に用いられるレーザビームLの波長において、40%以上の光透過率を有していることが好ましく、50%以上の光透過率を有していることが特に好ましい。
【0053】
支持基体31は、図1に示した光記録媒体10の支持基体11に対応する要素であり、支持基体11と同様の材料を用いて同様の厚さに設定すればよい。支持基体31の表面にはグルーブ31a及びランド31bが設けられており、これらグルーブ31a及び/又はランド31bは、情報層L0に対してデータの記録/再生を行う場合におけるレーザビームLのガイドトラックとしての役割を果たす。
【0054】
透明中間層32は、情報層L0と情報層L1とを物理的及び光学的に十分な距離をもって離間させる役割を果たし、その表面にはグルーブ32a及びランド32bが設けられている。これらグルーブ32a及び/又はランド32bは、情報層L1に対してデータの記録/再生を行う場合におけるレーザビームLのガイドトラックとしての役割を果たす。透明中間層32の材料としては特に限定されるものではないが、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることが好ましい。透明中間層32は、情報層L0に対してデータの記録/再生を行う場合にレーザビームLの光路となることから、十分に高い光透過性を有している必要がある。
【0055】
光透過層33は、図1に示した光記録媒体10の光透過層16に対応する要素であり、光透過層16と同様の材料を用いて同様の厚さに設定すればよい。
【0056】
情報層L1は、図5(a)に示すように、上記光記録媒体10の支持基板11と光透過層16との間に設けられた各機能層から反射層12を削除した構成を有している。すなわち、反応層21,22からなる記録層14と、これを挟むように設けられた2つの誘電体層13,15によって構成される。上記実施態様による光記録媒体10と同様、記録層14のうち未記録状態である領域は、図5(a)に示すように反応層21と反応層22が積層された状態となっているが、所定以上のパワーを持つレーザビームLが照射されると、その熱によって、図5(b)に示すように反応層21を構成する元素及び反応層22を構成する元素がそれぞれ部分的又は全体的に混合されて記録マークMとなる。これにより、情報層L1に所望のデータを記録することが可能となる。尚、情報層L1の光透過率が十分に確保される限度において、情報層L1に薄い反射層12を設けても構わない。
【0057】
誘電体層13,15や、反応層21,22の材料については上述の通りである。したがって、反応層21及び反応層22の一方(好ましくは反応層21)は銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料からなり、他方(好ましくは反応層22)はシリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)又はアルミニウム(Al)を主成分とする材料からなる。このため情報層L1は高い記録感度を有し、記録されたデータのジッタは十分に低くなる。また、高い保存信頼性も確保される。
【0058】
しかも、情報層L1は、記録層14が上記材料からなることから高い光透過率、具体的には50%以上の光透過率を確保することが出来る。このため、情報層L0に対するデータの記録においてその感度を高めることが可能となる。
【0059】
さらに、情報層L1は、記録層14が上記材料からなることから、特に380nm〜450nmの波長領域のレーザビームに対し、積層状態である部分(記録マークM以外の部分)の光透過率と、混合状態である部分(記録マークMが形成された部分)の光透過率との差が非常に小さい。具体的には、レーザビームLの波長λが380nm〜450nmである場合において、積層部分と混合部分との光透過率差を3%以下とすることができ、特に、次世代型の光記録媒体に用いられる波長λ=約405nmのレーザビームに対しては、積層部分と混合部分との光透過率差を1%以下とすることができる。これにより、情報層L0に対してデータの記録/再生を行う場合に、情報層L1上に形成されるビームスポット内が未記録領域(記録マークMが存在しない領域)であるか記録領域(多数の記録マークMが形成された領域)であるか、さらにはその境界線が存在するかによって、情報層L0に到達するレーザビームLの強度がほとんど変わらないことから、情報層L0に対する記録/再生を安定して行うことが可能となる。
【0060】
尚、情報層L0の構成については特に限定されないが、上記光記録媒体10の支持基板11と光透過層16との間の構成と同様の構成(図2参照)とすることができる。また、情報層L0は追記型の情報層である必要はなく、例えば、記録層を備えない再生専用の情報層であっても構わない。この場合、支持基体31上にプリピットが設けられ、かかるプリピットによって情報層L0に情報が保持される。
【0061】
図6は、光記録媒体30の情報層L1に対してデータを記録するためのレーザビームLのパルス列パターンの好ましい一例を示す図であり、(a)は2T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(b)は3T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(c)は4T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(d)は5T信号〜8T信号を形成する場合のパルス列パターンを示している。
【0062】
図6(a)〜(d)に示すように、本パルス列パターンにおいては、レーザビームLの強度は記録パワーPw2、中間パワーPm2及び基底パワーPb2からなる3つの設定強度(3値)に変調される。
【0063】
これら記録パワーPw2、中間パワーPm2及び基底パワーPb2の関係については、
Pw2>Pm2>Pb2
に設定されるとともに、記録パワーPw2としては、照射によって情報層L1に含まれる反応層21,22が溶融混合するような高いレベルに設定され、中間パワーPm2及び基底パワーPb2としては、照射されても情報層L1に含まれる反応層21,22が溶融混合しないような低いレベルに設定される。特に、基底パワーPb2は、照射によって反応層21,22に与える熱的な影響がほとんどなく、記録パワーPw2を持つレーザビームLの照射により加熱された反応層21,22が冷却されるような極めて低いレベルに設定される。
【0064】
図6(a)に示すように、2T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数は「1」に設定され、その後、冷却期間tclが挿入される。すなわち、レーザビームLの強度はタイミングt51以前においては中間パワーPm2に設定され、タイミングt51からタイミングt52までの期間(ttop)においては記録パワーPw2に設定され、タイミングt52からタイミングt53までの期間tclにおいては基底パワーPb2に設定され、タイミングt53以降においては再び中間パワーPm2に設定される。
【0065】
また、図6(b)に示すように、3T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数は「2」に設定され、その後、冷却期間tclが挿入される。すなわち、レーザビームLの強度はタイミングt61以前においては中間パワーPm2に設定され、タイミングt61からタイミングt62までの期間(ttop)及びタイミングt63からタイミングt64までの期間(tlp)においては記録パワーPw2に設定され、タイミングt62からタイミングt63までの期間(toff)及びタイミングt64からタイミングt65までの期間(tcl)においては基底パワーPb2に設定され、タイミングt65以降においては再び中間パワーPm2に設定される。
【0066】
さらに、図6(c)に示すように、4T信号を形成する場合、レーザビームの記録パルス数は「3」に設定され、その後、冷却期間tclが挿入される。すなわち、レーザビームLの強度はタイミングt71以前においては中間パワーPm2に設定され、タイミングt71からタイミングt72までの期間(ttop)、タイミングt73からタイミングt74までの期間(tmp)及びタイミングt75からタイミングt76までの期間(tlp)においては記録パワーPw2に設定され、タイミングt72からタイミングt73までの期間(toff)、タイミングt74からタイミングt75までの期間(toff)及びタイミングt76からタイミングt77までの期間(tcl)においては基底パワーPb2に設定され、タイミングt77以降においては再び中間パワーPm2に設定される。
【0067】
そして、図6(d)に示すように、5T信号〜8T信号を形成する場合、レーザビームLの記録パルス数はそれぞれ「4」〜「7」に設定され、その後、冷却期間tclが挿入される。したがって、マルチパルスの数は5T信号〜8T信号を形成する場合それぞれ「2」〜「5」に設定される。この場合も、レーザビームLの強度は、ttop(タイミングt81からタイミングt82までの期間)、tmp(タイミングt83からタイミングt84までの期間、タイミングt85からタイミングt86までの期間等)及びtlpの期間(タイミングt87からタイミングt88までの期間)においては記録パワーPw2に設定され、オフ期間toff(タイミングt82からタイミングt83までの期間、タイミングt86からタイミングt87までの期間等)及び冷却期間tcl(タイミングt88からタイミングt89までの期間)においては基底パワーPb2に設定され、その他の期間においては中間パワーPm2に設定される。
【0068】
以上により、記録信号(2T信号〜8T信号)を形成すべき領域においては、記録パワーPw2をもつレーザビームLの照射によって、情報層L1に含まれる反応層21,22が溶融混合し、所望の長さを持った記録マークMが形成される。
【0069】
情報層L1に対するデータの記録において、図6に示したパルス列パターンを用いることが好ましい理由は次の通りである。
【0070】
すなわち、上述したように情報層L1には反射層が含まれていないため(或いは、非常に薄い反射層しか設けられないため)、反射層による放熱効果が全く(或いは十分に)得られない。このため、図3に示したパルス列パターンでは、レーザビームLによる熱が十分に放熱されず、これが信号特性を悪化させるおそれが生じる。しかしながら、情報層L1に対するデータの記録において図6に示したパルス列パターンを用いれば、記録パルスの直後においてレーザビームLの強度が基底パワーPb2に設定されるので、熱が過剰に蓄積されることが無く、その結果、良好な信号特性を得ることが可能となるのである。
【0071】
本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【0072】
例えば、上記各実施態様にかかる光記録媒体10、30は、いずれも非常に薄い光透過層を介してレーザビームが照射されるいわゆる次世代型の光記録媒体であるが、本発明の適用が可能な光記録媒体がこれに限定されるものではなく、DVD型の光記録媒体やCD型の光記録媒体に本発明を適用することも可能である。
【0073】
また、上記各実施態様にかかる光記録媒体10、30では、記録層14が2つの反応層21,22のみによって構成されているが、記録層に他の層、例えば第3の反応層や誘電体層が含まれていても構わない。
【0074】
さらに、上述した光記録媒体30は積層された2つの情報層(L0,L1)を備えているが、積層された3層以上の情報層(L0,L1,L2・・・)を備える光記録媒体に本発明を適用することも可能である。この場合、より光入射面に近い情報層に含まれる記録層を上記の構成とすれば、下層の情報層に対するデータの記録/再生を安定的に行うことが可能となる。
【0075】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明について更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【0076】
[サンプルの作製]
以下の方法により、図1及び図2に示す光記録媒体10から反射層12を削除した構造を有する光記録媒体サンプルを作製した。
【0077】
まず、射出成型法により、厚さ1.1mm、直径120mmであり、表面にグルーブ11a及びランド11bが形成されたポリカーボネートからなるディスク状の支持基板11を作製した。
【0078】
次に、この支持基板11をスパッタリング装置にセットし、グルーブ11a及びランド11bが形成されている側の表面にZnSとSiOの混合物(モル比=80:20)からなる厚さ25nmの誘電体層13、銅(Cu)にアルミニウム(Al)が添加された材料からなる厚さ5nmの反応層21、シリコン(Si)からなる厚さ4nmの反応層22、TiOからなる誘電体層15を順次スパッタ法により形成した。反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量は種々に設定し、これに応じて誘電体層15の厚さを30〜33nmの範囲で最適な値にそれぞれ設定した。
【0079】
次に、誘電体層15上に、アクリル系紫外線硬化性樹脂をスピンコート法によりコーティングし、これに紫外線を照射して厚さ100μmの光透過層16を形成した。これにより光記録媒体サンプルが完成した。かかる光記録媒体サンプルは、図4及び図5に示す光記録媒体30から情報層L0を省略した構造、つまり、情報層L1のみからなる構造と考えることもできる。
【0080】
[サンプルの評価]
まず、光記録媒体サンプルを光ディスク評価装置(商品名:DDU1000、パルステック社製)にセットし、5.3m/secの線速度で回転させながら、開口数が0.85である対物レンズを介して波長が405nmであるレーザビームを記録層14(反応層21,22)に照射し、図6に示すパルス列パターンを用いて2T〜8Tからなる混合信号を記録した。パルス幅としては、ttopを0.5Tに設定し、tmp及びtlpを0.4Tに設定し、tclを1.2Tに設定した。また、レーザビームLの強度については、記録パワーPw2を種々の値に設定するとともに、中間パワーPm2を2.4mWに固定し、基底パワーPb2を0.1mWに固定した。
【0081】
次に、記録された混合信号を再生してジッタを測定し、これにより最もジッタが低くなる記録パワー(最適記録パワー)を探した。ここでいう「ジッタ」とはクロックジッタを指し、タイムインターバルアナライザにより再生信号の「ゆらぎ(σ)」を求め、σ/Tw(Tw:クロックの1周期)により算出した。
【0082】
このような混合信号の記録及び再生を各光記録媒体サンプルに対して行うことにより、反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量と記録感度及び得られるジッタとの関係を調べた。結果を図7に示す。
【0083】
図7に示すように、反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量が10〜30原子%である場合にジッタが十分に低くなり(6%以下)、20〜25原子%である場合に最も低いジッタが得られた。また、反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量が25原子%以下であれば、最適記録パワーは8.5mW以下となり、10〜20原子%であれば8.0mW以下となった。尚、反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量が40原子%以上である場合にも記録感度が良好となったが、この領域においてはジッタが不十分であった。
【0084】
次に、各光記録媒体サンプルに対して波長が405nmであるレーザビームを照射し、その光透過率を測定した。結果を図8に示す。
【0085】
図8に示すように、反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量が10〜30原子%である領域においては、全体の光透過率は常に50%以上となった。これにより、本光記録媒体サンプルの構造は、図4及び図5に示す光記録媒体30の情報層L1として好適であることが確認された。
【0086】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無機材料からなる複数の反応層を記録層として用いた追記型の光記録媒体において、記録信号のジッタ及び記録感度を総合的に満足させることが可能となる。しかも、本発明の光記録媒体に含まれる記録層は光透過率が高いことから、複数の情報層を備えるタイプの光記録媒体において光入射面に近い情報層にこれを用いれば、下層の情報層に対する記録/再生特性を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の好ましい実施態様にかかる光記録媒体10の外観を示す切り欠き斜視図であり、(b)は(a)に示すA部を拡大した部分断面図である。
【図2】光記録媒体10の主要部を拡大して示す略断面図であり、(a)は未記録状態である領域を拡大して示し、(b)は記録マークMが形成された領域を拡大して示している。
【図3】光記録媒体10に対してデータを記録するためのレーザビームLのパルス列パターンの好ましい一例を示す図であり、(a)は2T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(b)は3T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(c)は4T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(d)は5T信号〜8T信号を形成する場合のパルス列パターンを示している。
【図4】本発明の好ましい他の実施態様にかかる光記録媒体30の部分断面図である。
【図5】情報層L1の主要部を拡大して示す略断面図であり、(a)は未記録状態である領域を拡大して示し、(b)は記録マークMが形成された領域を拡大して示している。
【図6】光記録媒体30の情報層L1に対してデータを記録するためのレーザビームLのパルス列パターンの好ましい一例を示す図であり、(a)は2T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(b)は3T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(c)は4T信号を形成する場合のパルス列パターンを示し、(d)は5T信号〜8T信号を形成する場合のパルス列パターンを示している。
【図7】反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量と記録感度及び得られるジッタとの関係を示すグラフである。
【図8】反応層21に添加されたアルミニウム(Al)の量と光透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10,30 光記録媒体
11,31 支持基板
11a,31a,32a グルーブ
11b,31b,32b ランド
12 反射層
13,15 誘電体層
14 記録層
16,33 光透過層
16a,33a 光入射面
21,22 反応層
32 透明中間層
L レーザビーム
L0,L1 情報層

Claims (6)

  1. 基板と、前記基板上に設けられレーザビームの照射によって記録マークを形成可能な記録層とを備え、前記記録層は、実質的に銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料からなる第1の反応層と、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれた一つの元素を主成分とする第2の反応層とを含んでいることを特徴とする光記録媒体。
  2. 前記記録層を挟むように設けられた第1及び第2の誘電体層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の光記録媒体。
  3. 前記記録層から見て前記基板とは反対側に設けられた光透過層をさらに備え、前記光透過層の厚さが10〜300μmに設定されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光記録媒体。
  4. 前記レーザビームの波長が380nm〜450nmであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光記録媒体。
  5. 基板と、前記基板上に設けられた複数の情報層とを備え、前記複数の情報層のうち光入射面から最も遠い情報層とは異なる所定の情報層に含まれる記録層が、実質的に銅(Cu)にアルミニウム(Al)が10〜30原子%添加された材料からなる第1の反応層と、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、錫(Sn)、マグネシウム(Mg)、インジウム(In)、亜鉛(Zn)、ビスマス(Bi)及びアルミニウム(Al)からなる群より選ばれた一つの元素を主成分とする第2の反応層とを含んでいることを特徴とする光記録媒体。
  6. 前記所定の情報層から見て前記光入射面とは反対側に位置する情報層は、波長が380nm〜450nmのレーザビームを照射することによってデータの記録及び/又は再生が可能な情報層であることを特徴とする請求項5に記載の光記録媒体。
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