JP4145018B2 - 光情報記録媒体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、CD−RW、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、PD等の相変化型光ディスクに代表される光情報記録媒体及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CD−RW、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、PDに代表される相変化を用いた書き換え型の光情報記録媒体では、光情報記録媒体を作成した後に初期化を行うのが一般的である。これは、成膜直後の記録膜はアモルファス状態であるため、実際に情報を記録する前に、そのようなアモルファス状態である記録領域を結晶化させる必要があるからである。
【0003】
このような初期化工程では、高出力半導体レーザやガスレーザ等の光源から発する光を集光して光情報記録媒体上に照射し、走査させる。これにより、記録層が加熱されて融解又は融解に近い状態となり、これによって記録層が結晶化又は結晶化に近い状態になる。
【0004】
なお、光情報記録媒体の初期化に関しては、例えば、特開平9-212918号公報や特開平10-289447号公報にその方法の一例が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
層変化型の光情報記録媒体では、初期化後の光情報記録媒体の反射率によって、オーバーライト後の特性が大きく変動する。
【0006】
近年、光情報記録媒体への記録速度の高速化が進むと同時に、CAV記録のように異なる記録速度(マルチスピード記録)での記録に対応することができ、かつ、記録後の信号特性が良好である光情報記録媒体の実現が求められている。このようなマルチスピード対応の相変化型光情報記録媒体では、最高記録速度でのオーバーライト特性が最も重視される特性となっている。
【0007】
本発明の目的は、例えば3.6m/S以上のマルチスピード記録に対応した光情報記録媒体において、その光情報記録媒体が保証する最高線速でのオーバーライト特性を良好にすることである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、記録装置によって記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の前記記録面と前記記録装置との間の相対速度Vが
VL≦V≦VH
となる範囲で前記記録面に情報の記録及び消去を行うことができる光情報記録媒体において、前記記録面は、Ag、In、Sb、Teを含有する記録層を有し、光ピックアップの仕様を波長795nm、開口率0.50とした場合の、未記録状態の前記記録面の反射率をRb0、未記録状態の前記記録面に対して、相対速度VHでの最適消去光照射パワーPEHによる光照射後の前記記録面の反射率をRbHとするとき、
RbH/Rb0>1.03
であり、CDの4〜10倍速記録まで対応したCD−RWであることを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光情報記録媒体において、
RbH/Rb0<1.10
であることを特徴とする。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光情報記録媒体において、未記録状態での前記記録面に対して、相対速度VLでの最適消去パワーPELによる光照射後の前記記録面の反射率をRbLとするとき、
RbL/Rb0<1.15
であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明が適用される光情報記録媒体の実施の一形態を図1に示す。
【0014】
透明基板1上に第1誘電体層2、記録層3、第2誘電体層4、反射層5、保護層6が順次積層されている。保護層6の上には印刷層7が積層されていても良く、透明基板1の下面にはハードコート層8が積層されていて良い。
【0015】
透明基板1は、光情報記録媒体を記録、再生する光の波長領域で透明であることが必要である。透明基板1の材料としては、ガラス、セラミクス、樹脂等が例示でき、透明性及び成形の容易さから、樹脂を用いるのが好ましい。この場合、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挙げられるが、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、透明基板1の上には案内溝(グルーブ)が形成されていても良い。
【0016】
第1誘電体層2、第2誘電体層4及び記録層3には、熱特性や光学特性を考慮し、誘電体を用いる。誘電体としては、SiO2 、SiO、ZnO、SnO2 、TiO2 、In2 O3 、MgO、ZrO2 等の酸化物、Si3 N4 、AlN、 TiN、BN、ZrN等の窒化物、ZnS、In2 S3 、TaS4 硫化物、SiC、TaC、B4 C、WC、TiC、ZrC等の炭化物又は又はダイヤモンド状炭素があり、これらの誘電体の単体又は2種以上の混合物が用いられる。
【0017】
各誘電体層は、真空成膜を用いて成膜され、成膜方法としては真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等が例として挙げられるが、生産性・低コスト性等の観点から、スパッタリング法を用いるのが好ましい。第1誘電体層2及び第2誘電体層4の材料・膜厚は独立に任意に設定でき、それらの光学特性や熱特性から最適値を設定することになる。膜厚としては、10nm〜5000nm程度である。
【0018】
記録層3には、相変化材料を用いる。光情報記録媒体に適している相変化材料としては、合金系の材料を用いるが好ましく、GeTe、GeTeSe、GeTeS、GeSeSb、GeSeSb、GeAsSe、InTe、SeTe、SeAs、Ge−Te−(Sn,Au,Pd)、GeTeSeSb、GeTeSb、AgInSbTe、GeInSbTe、GeAgInSbTeの合金系を例示することができる。各合金系の組成比は、非仮情報記録媒体の記録線速度によって最適化される。また、上記の元素を主成分とする合金系に任意の元素を不純物として混入しても良く、混入する不純物としては、B、N、C、O、Si、P、Ge、S、Se、Al、Ti、Zr、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Zn、Sn、Pd、Pt、Au等を例示することができる。
【0019】
特に、記録層3にAgInSbTeを用いた場合、記録によって形成される安定相(結晶化相)と準安定相(アモルファス相)との境界が明瞭となるなため、マークエッジ記録方式を用いた記録方式には適しており、この場合、不純物として微量のNを添加することで、記録線速マージンを広く取ることが可能となる。
【0020】
記録層3は、真空成膜法で積層され、真空成膜法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、CVD法等があげられ、生産性・低コスト性等を考慮すると、スパッタリング法を利用するのが望ましい。
【0021】
反射層5は、記録再生光の反射及び記録時に発生する熱を放熱する機能を持つ。このような反射放熱層としての反射層5の材料としては、金属及び合金等、例えば、Ag、Au、Al又はこれらの金属にTi、Si、Cr、Ta、Cu、Pd、C等を1種類以上混合した合金を使用することができる。もっとも、熱的特性、光学的特性及び生産性等を考慮すると、Alを主成分とする合金を用いるのが好ましい。合金の組成及び反射層5の膜厚は任意に設定することができ、熱的特性及び光学的特性から最適化するのが望ましい。
【0022】
保護層6には、光硬化樹脂や電子線硬化樹脂等を主成分とする樹脂材料を用いる。これらの樹脂としては、成膜性、硬化の簡易性の観点から、光硬化樹脂を主成分とする樹脂材料を用いることが望ましい。光硬化樹脂としては、紫外線硬化樹脂が一般的である。また、成膜方法としては、ディッピング法、スピンコート法等を例示することができる。
【0023】
実施に際しては、光情報記録媒体の保護層6上に1層以上の印刷層7を設け、この印刷層7によってレーベルを作成したり、あるいは、基板1の下面上にハードコート層8を設け、引っかき強度の向上を図るようにしたりしても良い。印刷層7の材料としては公知の光硬化インクを使用することができ、その成膜にはスクリーン印刷を用いるのが一般的である。一方のハードコート層8の材料及び成膜方法には、保護層6と同様のものが利用可能である。
【0024】
さらに、実施に際しては、2つの光情報記録媒体を、保護層6の面同士を接合させるようにして貼り合わせても良い。
【0025】
このようにして作成された光情報記録媒体の記録層3は、一般にアモルファス又はアモルファスに近い状態であり、反射率が低い状態にある。本発明の光情報記録媒体を実現するためには、光情報記録媒体の記録層3をより反射率の高い結晶化又は結晶化に近い状態にする初期化工程を要する。初期化は、記録層3に熱を与え、記録層3を融点近傍の結晶化温度又はその近傍の温度まで過熱した後、冷却することによって行う。このような初期化は、記録層3をレーザ照射しながら走査する方法が一般的であり、この場合に用いられるレーザ光源としては、ガスレーザや高出力半導体レーザ等を挙げることができる。もっとも、制御の簡便性から高出力半導体レーザを用いるのが一般的である。
【0026】
光情報記録媒体への記録は、出力変調したレーザ光を記録層3に照射することによって行い、マルチパルス法を用いて行うことが好ましい。記録方法の例としては、特開平09−138946号公報に記載されたものが挙げられ、記録装置と光情報記録媒体との間の相対速度を異ならせての記録に対応した記録方法としては、CD-RWの標準規格書であるオレンジブック・パートIII vol.1 ver.2.0、又は、オレンジブック・パートIII vol.2に記載されるものを例示することができる。このようなマルチパルス法では、記録パワーPW、消去パワーPE、バイアスパワーPBの3レベルで記録するのが一般的である。記録PWは、各パルスで同じ値をとるのが好ましいが、各パルスで個別の値を設定しても良い。また、各パルスの幅は任意に設定することができる。
【0027】
光情報記録媒体への最適な記録方法、記録パワーは記録装置の特性に合せて変更することができ、記録パワーの設定はOPC(Optimum Power Control)を実施することで決定されるのが一般的であり、OPCの方法としては、オレンジブック・パートIIIに記載されるγ法が一般的である。
【0028】
消去パワーPEは、記録PWと同様に、記録装置、光情報記録媒体の特性に合せて任意に設定できるが、繰り返し記録(ダイレクトオーバーライト)性から決定されるのが一般的である。
【0029】
本実施の形態の光情報記録媒体は、記録層3を含む記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の記録面と記録装置との間の相対速度VがVL≦V≦VHとなる範囲で記録面に情報の記録及び消去を行うことができる。そして、このような本実施の形態の光情報記録媒体では、初期化後の記録面の反射率Rb0と、最適な消去パワーPEをもって初期化した後の記録面の反射率Rbとの関係が、次の(1)〜(3)に示す範囲内にある。つまり、
(1)未記録状態の前記記録面に対して、相対速度VHでの最適消去光照射パワーPEHによる光照射後の記録面の反射率をRbHとするとき、RbH/Rb0>1.03である。
(2)RbH/Rb0<1.10である。
(3)未記録状態での記録面に対して、相対速度VLでの最適消去パワーPELによる光照射後の記録面の反射率をRbLとするとき、RbL/Rb0<1.15である。
【0030】
ここで、光情報記録媒体に対しては、初期化時の走査速度や照射レーザパワーを変えることでRb0を変化させることが可能であり、Rb0を変化させた時のRb0とRbとの関係は図2に示すような関係になる。つまり、図2に示すように、低いRb0の領域Aでは、結晶化状態が不十分であるため記録装置による消去を行うと結晶化が促進されて記録面の反射率が上昇するが、Rb0が高い領域Bでは、初期化による結晶化が十分に行われているため記録装置による消去を行ってもそれ以上の初期化が不可能となり記録面の反射率は上昇しない。
【0031】
本発明のような相変化型の光情報記録媒体では、初期化後の記録の上に1回目のダイレクトオーバーライトを行うとジッタが上昇するのが一般的である。これは、記録マークを消去した反射率レベルとマークのない部分を消去した反射率レベルとが異なること、マークの上にマークを重ねて記録した時の反射率レベルとマークのない部分にマークを記録した場合の反射率レベルとが異なることが主な原因である。特に、前者の記録マークを消去した反射率レベルとマークのない部分を消去した反射率レベルとが異なることは、ジッタの悪化に大きく影響する。また、この傾向は、記録速度が高いほど大きくなるのが一般的である。これに対して、図3に示すRb0をAの領域に設定することで、これらの反射率レベルに差が生ずることを抑制することができ、これによってオーバーライト後のジッタを低下することができる。
【0032】
以下、最適な範囲を詳述する。
【0033】
光情報記録媒体と記録装置の相対速度をVとする。光情報記録媒体に記録可能であるVが
VL≦V≦VH
であるとき、相対速度VL、VHでの最適消去パワーをPEL、PEHであるとする。記録装置を用いて相対速度VHでパワーPELによるDC消去を1回行った後に、消去部の反射率を記録装置で測定した反射率RbHは、以下の範囲になければならない。
RbH/Rb0>1.03
この範囲にRb0を設定することで、相対速度VHでオーバーライトした時のジッタを低下させることができる。
【0034】
また、オーバーライトで反射率が大きく変動してしまうと不具合が発生する場合があるため、
RbH/Rb0<1.10
であることが好ましい。
【0035】
より低い相対速度VLでは、消去時に光情報記録媒体にかかるエネルギーは高くなる傾向にある。したがって、PELで消去したときの反射率の上昇はさらに高くなる傾向がある。そこで、相対速度VLでのオーバーライトの反射率変動の不具合を低下させるためには、
RbL/Rb0<1.15
であることが好ましい。
【0036】
【実施例】
本発明の発明者等は、上述したような実施の形態と同様の光情報記録媒体を作成し、実験を試みた。作成した実施例は、次のような光情報記録媒体である。なお、実施の一形態と同一部分は同一の符号で示し、説明も省略する。
【0037】
本実施例は、連続グルーブを転写したポリカーボネート製CD-RW透明基板1に、第1誘電体層2、記録層3、第2誘電体層4、保護層6を順次積層して作成したCD-RWディスクである。
【0038】
誘電体層2、4には、ZnS、SiO2の混合物を用いた。第1誘電体層2の膜厚は70〜90nm、第2誘電体層4の膜厚は25〜35nmとした。
【0039】
記録層3には、AgInSbTe合金を用い、その膜厚は13〜20nmとした。
【0040】
反射層5には、AlTi合金を用い、その膜厚は150nmとした。
【0041】
そして、初期化条件を変更することでRb0、RbH、RbLを変更したサンプルを作成した。
【0042】
この際、初期化装置としては、高出力半導体レーザを用いた走査型の初期化装置を用いた。この初期化装置における光照射ヘッドの仕様は、
・λ=810nm
・ラジアル方向ビーム幅=100μm
・走査方向ビーム幅=1.0μm
・走査ピッチ=60μm
である。また、このような光照射ヘッドのレーザパワーは700〜900mW、走査速度は3〜6m/Sとした。
【0043】
作成したサンプルは、オレンジブック・パートIII vol.2に記載されている記録方法で記録可能なCD-RWに準ずる光情報記録媒体となった。
【0044】
次いで、作成したサンプルの記録特性を調べた。記録装置としては、パルステック工業社製CD評価装置DDU-1000を用いた。光ピックアップの仕様は以下の通りである。
・λ=795nm
・NA=0.50
そして、記録方法は、オレンジブック・パートIII vol.2 に記載されている方法を用いた。
【0045】
サンプルは、4X(CDの4倍速)から10X(CDの10倍速)記録まで対応したHigh−speed CD−RWであり、相対速度VL=4.8m/S、相対速度VH=12.0m/Sとした。
【0046】
また、PWH、PWLはγ法で設定し、PEH、PELはオーバーライト後のジッタと1000回オーバーライト後のジッタとが同一レベルになるように設定した。それらの値は、
PWH=20mW、PWL=19mW
PEH=9mW、 PEL=8mW
である。
【0047】
このような設定で、VH(10X)で1回ダイレクトオーバーライトした時の記録特性である3TジッタとRbH/Rb0との関係を測定した。測定結果を図3に示す。CD-RWの標準規格であるオレンジブックではジッタは35ns以下と規定されているため、RbH/Rb0が低いほど、オーバーライト後のジッタが高くなり、特性が悪化することがわかる。特性が良好な光情報記録媒体はRbH/Rb0>1.03であることが必要である。
【0048】
同様な条件(相対速度VH)で、1000回まで記録したときの記録面の反射率Rtop1000と初期記録後の反射面の反射率Rtop0との比と、RbH/Rb0との関係を図4に示す。図4より、RbH/Rb0が高いほど、1000回オーバーライト後の反射率の上昇が大きくなっていることが分かる。反射率の変動は、10%以下であることが好ましいので、適切なRbH/Rb0の範囲は、RbH/Rb0<1.10程度となる。
【0049】
さらに、相対速度VLで1000回オーバーライトした後の反射率変動のRbL/Rb0依存性を同様に調べた結果を図5に示す。相対速度VHでの記録と同様に、記録後の反射率の変動を10%以下にするためには、RbL/Rb0<1.15が適切な範囲である。
【0050】
【発明の効果】
請求項1記載の光情報記録媒体では、記録面を相対速度VHで消去したときの記録面の反射率RbHに対して、反射率Rb0を低めの最適値になるように初期化されているため、相対速度VHでのオーバーライト特性を良好にすることができる。
【0051】
請求項2記載の光情報記録媒体は、記録面を相対速度VHで消去したときの記録面の反射率RbHに対して、反射率Rb0を近い値としているため、相対速度VHでのオーバーライトにおいて、反射率変動を少なくすることができる。
【0052】
請求項3記載の光情報記録媒体は、記録面を相対速度VLで消去したときの記録面の反射率RbLに対して、反射率Rb0を近い値としているため、相対速度VLでのオーバーライトにおいて、反射率変動を少なくすることができる。
【0053】
請求項4記載の光情報記録媒体では、記録層の含有元素を最適化しているので、VHでのオーバーライト特性を向上することができる。
【0054】
請求項5記載の光情報記録媒体では、相対速度VHとVLとの比を2.5以上にしているので、一般的な12cm径の光ディスクでCAV(角速度一定)記録に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光情報記録媒体の実施の一形態を示す側面図である。
【図2】初期化後の記録面の反射率Rb0と最適な消去パワーPEをもって初期化した後の記録面の反射率Rbとについて、Rb0を変化させた時のRb0とRbとの関係を示すグラフである。
【図3】記録面に対して、相対速度VH(10X)で1回ダイレクトオーバーライトした時の記録特性である3TジッタとRbH/Rb0との関係を示すグラフである。
【図4】相対速度VHで、1000回まで記録したときの記録面の反射率Rtop1000と初期記録後の記録面の反射率Rtop0との比と、RbH/Rb0との関係を示すグラフである。
【図5】相対速度VLで、1000回まで記録したときの記録面の反射率Rtop1000と初期記録後の記録面の反射率Rtop0との比と、RbH/Rb0との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
3 記録層
Claims (3)
- 記録装置によって記録面に光を照射することで情報の記録、消去及び読み出しを行うことができ、情報の記録及び消去時の前記記録面と前記記録装置との間の相対速度Vが
VL≦V≦VH
となる範囲で前記記録面に情報の記録及び消去を行うことができる光情報記録媒体において、
前記記録面は、Ag、In、Sb、Teを含有する記録層を有し、
光ピックアップの仕様を波長795nm、開口率0.50とした場合の、未記録状態の前記記録面の反射率をRb0、未記録状態の前記記録面に対して、相対速度VHでの最適消去光照射パワーPEHによる光照射後の前記記録面の反射率をRbHとするとき、
RbH/Rb0>1.03
であり、
CDの4〜10倍速記録まで対応したCD−RWであることを特徴とする光情報記録媒体。 - RbH/Rb0<1.10
であることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録媒体。 - 未記録状態での前記記録面に対して、相対速度VLでの最適消去パワーPELによる光照射後の前記記録面の反射率をRbLとするとき、
RbL/Rb0<1.15
であることを特徴とする請求項1又は2に記載の光情報記録媒体。
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