JP4210722B2 - 光記録方法 - Google Patents
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Description
光ディスクには一度だけ記録が可能な追記型と、記録・消去が何度でも可能な書き換え型がある。書き換え型光ディスクとしては、光磁気効果を利用した光磁気記録媒体や、可逆的な結晶状態の変化に伴う反射率変化を利用した相変化型記録媒体があげられる。
さて、これらの光記録媒体への記録方式には近年では、ほとんどすべて、高密度化に適したマーク長記録が採用されている。
マーク長記録においてnTマーク(nTなる時間的長さを有するマーク。ただしTはデータの基準クロック周期、nは自然数)を記録するときに、単に時間的長さnTもしくはその長さを微調節しただけの方形波状の記録パワーを照射するだけでは、マークの前端と後端で温度分布が異なり、特に、後端部に熱が蓄積してマークが広がった非対称な形状のマークが形成され、マーク長の正確な制御やマークエッジのゆらぎの抑制に支障をきたす。
即ち、非晶質マークの形状を整えるため記録パルスを分割することが行われている(特許文献1、特許文献2など)。この考え方はオーバーライトされないライトワンス媒体にも存在する。また、マーク形状の補償方法としてオフパルスの利用が広く行われている(特許文献3など)。
ところで、マーク長変調記録の例としては、EFM(Eight-Fourteen Modulation )変調方式を用いたCD互換媒体、8−16変調方式の一種であるEFM+(プラス)変調方式を用いたDVD互換媒体、(1、7)−RLL−NRZI(Ruu−Length Limited Non−return to zero inverted)変調方式を用いた光磁気記録媒体などが一般的である。EFM変調では3Tから11Tまでのマークが、EFM+変調では3Tから14Tまでのマークが、(1、7)−RLL−NRZI変調方式では2Tから8Tまでのマークが設けられる。この中で、EFM+変調及び(1、7)−RLL−NRZI変調方式は、特に高密度のマーク長変調記録用の変調方式として知られている。
即ち、記録マークには、記録マークの時間的な長さをnT(Tは基準クロック周期、nは2以上の自然数)としたとき、時間(n−η)Tを
(ただし、Σαi +Σβi =n−ηとする。ηは0−2までの実数。mはm=n−kを満たす数。kは1または2。)と分割し、記録パルス区間としてのαi T(1≦i≦m)なる時間においては、記録パワーPwの記録光を照射し、オフパルス区間としてのβi T(1≦i≦m)なる時間においては、Pb<PwとなるバイアスパワーPbの記録光を照射する。
例えばTは次のような時に短くなる。
(1)記録を高密度化し記録容量を上げる場合
マーク長及びマーク時間長を短縮すればより高密度になるが、この場合、クロック周波数を高周波化して基準クロック周期Tを小さくする必要がある。
記録可能CDやDVDの高倍速記録などでも、クロック周波数が高周波化されて基準クロック周期Tが短くなる。例えば書換え型コンパクトディスクなどのCD系媒体では1倍速(線速1.2〜1.4m/s)での基準クロック周期Tは231ナノ秒であるが、10倍速では23.1ナノ秒と非常に短くなる。同じくDVD系媒体では1倍速(3.5m/s)で基準クロック周期Tは38.2ナノ秒であるが、2倍速では19.1ナノ秒となる。
(問題a)
記録パルス区間αi Tが短すぎて照射する光、特にレーザーの立ち上がり/立ち下がり速度が追いつかないという問題がある。立ち上がり時間とはレーザー等の光の出射パワーが設定値に達するまでの時間、立ち下がり時間とはレーザー等の光の出射パワーが設定値から落ちきるまでの時間である。現在、レーザー等の立ち上がりや立ち下がりにはそれぞれ最低2〜3ナノ秒の時間を必要とするため、例えばパルス幅が15ナノ秒未満だと実際に所定パワーを出射する時間は数ナノ秒となる。さらにパルス幅が5ナノ秒未満になると、出射パワーが設定値に到達する前に下がり始めてしまうため、記録層の昇温が不十分で規定のマークサイズを得ることができなくなってしまう。これら信号源やレーザービームの応答速度の限界の問題は、光源波長や基板入射/膜面入射などの入射方式やその他の記録方式の改良ではカバーしきれない問題である。
(問題b)
オフパルス区間βi Tが狭いと、記録媒体にとって十分な冷却時間が得られなくなってしまい、オフパルス区間を設けているにもかかわらずオフパルス機能(冷却速度制御機能)が働かず、マーク後端部に熱が蓄積されてしまいマーク形状が正確に形成できなくなるという問題がある。特に、この問題はマークの長さが長いほど深刻である。
現行の相変化媒体は通常、結晶状態の部分を未記録状態・消去状態とし非晶質の部分を記録状態とする。非晶質マークを形成する際は、記録層の微小な領域にレーザーを照射し、その微小部分を溶融させた後にこれを急冷することにより非晶質マークを形成する。
オフパルス区間を入れることで、長マークの先端から後端までにわたって記録層の時間的な温度変化が急冷的になり、記録時の再結晶化によるマークの劣化を抑えることができる。
例えば、相変化型の書換え型コンパクトディスクであるCD−RWで時間的長さ4Tのマークを従来のn−k分割方式(ただし、k=1)で記録する場合、非晶質マークの形成時には以下のパルスが照射される。
このときマークの始端部は、記録パルスα1 T照射により溶融後、後続の記録パルスα2 T、α3 T照射による熱がマーク後方から伝導する。図4はマーク始端部での温度履歴の模式図で、図4(a)は低線速の場合、図4(b)は高線速の場合であるが、いずれもα1 T、α2 T、α3 Tによる3度の昇温過程とβ1 T、β2 T、β3 Tによる冷却過程が見られる。
なお、結晶領域に非晶質マークをオーバーライト記録する相変化媒体においては、高線速時には一般に冷却速度は確保されやすく非晶質を形成しやすいが、一方で結晶化のための結晶化時間を確保することが難しいため、結晶化しやすい傾向にある。即ち、再結晶化しやすい組成の記録層を用いることが多い。従って、オフパルス区間をより広くとって冷却効果を大きくすることが重要になるにもかかわらず、高線速時には逆にオフパルス区間が短くなってしまう。
本発明の要旨は、記録媒体に光を照射することによってマーク長変調された情報を複数の記録マーク長により記録するにあたり、一つの記録マークの時間的な長さをnTとしたとき(Tは基準クロック周期であって25ns以下である。nは2以上の自然数である。)、
記録マークの時間的長さnTを、
αiT、βiT、・・・、αmT、βmT、η2T
(mはパルス分割数である。Σi(αi+βi)+η1+η2=nである。αi(1≦i≦m)は0より大きい実数であり、βi(1≦i≦m−1)は0より大きい実数であり、βmは0以上の実数であり、η1 及びη2 はそれぞれ−2以上2以下の実数である。)の順に分割し、
αiT(1≦i≦m)の時間内においては記録パワーPwiの記録光を照射し、
βiT(1≦i≦m−1)の時間内においては、Pbi<PwiかつPbi<Pwi+1 なるバイアスパワーPbiの記録光を照射し、
少なくとも一つの記録マークの時間的長さについては上記パルス分割数mを2以上とし、かつ、全ての記録マークの時間的長さについてn/m≧1.25を満たし、
nの異なる少なくとも2つの記録マークについて同一分割数mを用いる場合には、β1
,βm-1、βmのうちの少なくとも一つを変更して異なるマーク長を形成し、
そして、mが3以上の場合には、下記(a)〜(d)のいずれかを満たすことを特徴と
する光記録方法に存する。
(a)2≦i≦m−1において、iによらず(αi+βi)を一定とする。
(b)2≦i≦m−1において、iによらず(αi+βi-1)を一定とする。
(c)2≦i≦m−1において、iによらずαiを一定にする。
(d)前記同一の分割数mで形成する少なくとも2つの記録マークの2≦i≦m−1における同一のiにおいては、αiをそれぞれ等しくする。
本発明の光記録方法は、パルス分割方式による分割数mを少なくする、即ち記録光の各パルスを長くすることによって、光記録媒体の光照射部分の加熱時間をレーザーパルスの応答速度に対して十分長くとること、および光照射部分の冷却時間を十分長くとるものである。その結果、25ns以下という短いクロック周期においても良好なマーク長記録が行なえる。
該記録マークの時間的長さnTを、
αi T、βi T、・・・、αm T、βm T、η2 T
(mはパルス分割数である。Σi (αi +βi )+η1 +η2 =nである。αi (1≦i≦m)は0より大きい実数であり、βi (1≦i≦m−1)は0より大きい実数であり、βm は0以上の実数である。η1 及びη2 は、それぞれ通常−2以上、好ましくは0以上、また通常2以下好ましくは1以下の実数である。)の順に分割し、αi T(1≦i≦m)の時間内においては記録パワーPwi の記録光を照射し、βi T(1≦i≦m)の時間内においては、Pbi <Pwi かつPbi <Pwi+1 なるバイアスパワーPbi の記録光を照射し、少なくとも一つの記録マークの時間的長さについては上記パルス分割数mを2以上とし、かつ、全ての記録マークの時間的長さについてn/m≧1.25とする。
本発明においては、少なくとも一つの記録マークの時間的長さについては上記パルス分割数mを2以上とする。ただし、必ずしも全てのnTマーク(nTなる時間的長さを有するマーク。ただしTは基準クロック周期、nは2以上の自然数)についてパルス分割を行う必要はない。特に2T、3Tや4Tなどの短いマークにおいては熱の蓄積の問題が比較的小さく、パルスの応答速度が追いつかないとの問題のほうが影響が大きいため、記録パワーPwの記録光を1パルス照射するだけ、或いは記録パワーPwの記録光を1パルスとバイアスパワーPbの記録光を1パルス照射する方が好ましい。
仮にη1 、η2 を共に0とすると、Σi (αi +βi )/m=n/mであるから、n/mは(αi +βi )の平均的な長さに対応する値であり、(n/m)Tは分割パルスの平均的な周期に対応する値となる。
(nmax /m)=11/(11−2)=1.22、
同様にEFM+変調方式ではn=3〜14、k=2であるから
(nmax /m)=14/(14−2)=1.16、
(1、7)−RLL−NRZI変調ではn=2〜8、k=1なので
(nmax /m)=8/(8−1)=1.14
程度となる。
また正確には、n−k分割方式ではΣ(αi +βi )は必らずしもnと等しくなく、n−η(η=0〜2)となっていてもよいが、この場合はαi やβi の平均値はさらに短くなるので、むしろ問題は一層深刻となる。
ただし、n/mの値が大きすぎると熱蓄積が大きくなるため、n/mは通常4以下とし、特に3以下とするのが好ましい。
また、本発明においては、記録パルス区間αi T(1≦i≦m)の平均値およびオフパルス区間βi T(1≦i≦m−1)の平均値をともに3ナノ秒以上、特に5ナノ秒以上、さらに10ナノ秒以上とするのが照射する光の追従性を確保する意味で好ましい。より好ましくは、個々のαi T(1≦i≦m)およびβi T(1≦i≦m−1)を3ナノ秒以上、特に5ナノ秒以上、さらに10ナノ秒以上とする。なお、記録の際に通常使用するレーザー光のパワーの立ち上がり時間や立ち下がり時間は、最小のαi T(1≦i≦m)及びβi T(1≦i≦m)の50%以下とするのが好ましい。
記録パルス区間αi T(1≦i≦m)が3ナノ秒以上、特に5ナノ秒以上あれば、記録光の立ち上がり/立ち下がりの問題はあるものの、記録パワーPwi を上げることで記録に必要な照射エネルギーを確保できる。
さらに大きな冷却効果を得るためには、全ての記録マークの時間的長さについてΣi (αi )は0.6nよりも小さくする、特に0.5nよりも小さくするのが好ましい。より好ましくはΣi (αi )は0.4n以下とする。すなわち、記録パルス区間の総和Σi (αi T)をΣi (βi T)より短くして、各マーク内でオフパルス区間が長くなるようにする。特に好ましくは、i=2〜m−1の全てのiに対してαi T≦βi Tとし、少なくとも2番目以降の記録パルス列においてβi Tのほうを長くする。
ついても、上記同様のことが言えるので、βmは、通常0.1以上、好ましくは0.5以
上、特に1以上であり、好ましくは2.5、特に2以下である。先頭パルス区間α1 Tと最後尾パルス区間αm Tとの間の中間パルス区間(群)αi T(2≦i≦m−1)の切り替え周期は、これを一定値とするのが、回路を簡便化する上で好ましい。具体的には、(αi +βi )T(ただし2≦i≦m−1)または(αi +βi-1 )T(ただし2≦i≦m−1)は、1.5T、2T又は2.5Tとするのが好ましい。
本発明においては、オフパルス区間βiT(1≦i≦m−1)に照射する記録光のパワ
ーPbiは、記録パルス区間αiT及びαi+1Tに照射する記録光のパワーPwi及びPwi+1よりも小さくする。大きな冷却効果を得るためには、全ての記録マークの時間的長さについてPbi <Pwi とするのが好ましい。より好ましくはPbi /Pwi ≦0.5であり、さらに好ましくはPbi /Pwi ≦0.2である。また、バイアスパワーPbは再生時に照射する光のパワーPrと等しくすることができる。その結果、パルス分割に必要な分割パルス回路の設定が簡便になる。
なお、η1Tなる区間においてバイアスパワーPbの光を照射する場合、先頭の記録パ
ルス区間α1Tに先行してバイアスパワーPbの光を照射することとなるので、先行する
記録マークからの余熱の影響を小さくすることができる。
光記録媒体のタイプによって、それぞれの物理的機能は異なってくる。
例えば、光磁気媒体の場合、PwあるいはPeは記録層の温度を少なくともキュリー温度近傍より高くし、磁化の反転を起こしやすくするための昇温に必要なパワーである。いわゆる光変調オーバーライト可能な光磁気媒体では、PwはPeよりも大きく、キュリー点の異なる複数の磁性層のいずれかのキュリー点温度より、磁性層の温度を高めるためのパワーである。
使用する記録媒体の種類によって、記録パワーPw及びバイアスパワーPbの値は異なるが、例えば書き換え型の相変化媒体の場合、通常記録パワーPwは1〜100mW程度、
バイアスパワーPbは0.01〜10mW程度である。
しかし中でも、オーバーライト可能な相変化媒体は記録層の昇温と冷却速度という2つの温度パラメータを正確に制御することでマーク記録とマーク消去を同時に行うため、オフパルスによる記録層の冷却機能は他のライトワンス媒体や光磁気媒体よりもいっそう重要な意味を持つ。従って、本発明は相変化型の記録媒体に対して特に有効である。
以下に、本発明のパルス分割方式の具体例を示す。
(分割方式例1)
例えば、3Tから11Tまでのマークを設けるEFM変調方式で、n=3においてはm=1とし、n≧4(4、5、6、7、8、9、10、11)においてmを増やす。即ち、
n=3、4、5、6、7、8、9、10、11に対して順に
m=1、2、2、3、4、5、6、7、8のように分割する。
(分割方式例2)
同じくEFM変調方式で、
n=3、4、5、6、7、8、9、10、11に対して、順に
m=1、2、2、3、4、5、6、6、6のように分割する。
(分割方式例3)
同じくEFM変調方式で、
n=3、4、5、6、7、8、9、10、11に対して、順に
m=1、2、2、3、3、4、5、5、5のように分割する。
nの異なる少なくとも2つの記録マークについて、同一のパルス分割数mを用いる場合には、例えば、パルス周期τi =αi +βi やデューティー比(αi /(αi +βi ))を変更すればよいが、この具体例を以下に示す。。
(分割方式例4)
最も単純な分割方式は、m≧2の場合にパルス周期τi をτi =nT/mとなるよう等分割することである。
(分割方式例5)
パルス周期τi は、基準クロック周期Tもしくはその整数分の1(1/2T、1/4T、1/5T、1/10T等が好ましい)に同期しているほうが、一つのベースクロックを基準にしてパルスの立ち上がり/立ち下がりを制御できて好ましい。一方で、この際、Σi (τi )=Σi (αi +βi )は必ずしもnと一致せず余剰の時間が発生するためパルス長を補正するが、パルス照射時間の合計はnより小さくするのが好ましい。nより大きくするとマーク長さが長くなりすぎるためである。
分割したパルスの先頭のη1 T及び最後尾のη2 Tはいずれか一方のみ配置し他方を0としてもよいし、0≦(η1 +η2 )≦1となる範囲で、両方配置しても良い。また、区間η1 T、η2 Tには、バイアスパワーPbとは異なるパワーの光を照射して、マーク長を整えたり先行及び/又は後続するマークからの余熱効果をより厳密に制御することも可能である。
(分割方式例6)
上記分割パルス周期τi やデューティー比(αi /(αi +βi ))を、iにより可変とする。この方法によって、マーク長記録で重要となるマークの前後端でのジッタ(ゆらぎ)を改善することもできる。
この際、先行及び/又は後続するマーク長もしくはスペース長に応じて、先頭及び/又は最後尾のτ1 、α1 、β1 、τm 、αm 、βm を若干調整することも可能である。
上記のような、先頭パルス又は最後尾パルスを変化させる方法は、相変化媒体の結晶領域に非晶質マークをオーバーライト記録する場合に特に有効である。
最後尾オフパルス区間βm Tは相変化媒体の記録層の再結晶化の抑制に重要であり、かつ、どの領域までを非晶質状態とするかを決める重要なパルスである。
非晶質マークが形成される場合には、マークの最も終端部においては、一旦溶融した領域が再結晶化し、溶融領域よりも実際に形成される非晶質マークは小さくなる。ここでオフパルス区間を長くする、すなわち冷却時間を長く取ることで、再結晶化を防ぎ、非晶質部分を長くすることが可能である。従って、最後尾オフパルス区間βm Tの長さを変えることでマーク終端部が結晶化時間に保たれる時間を変化させ、マーク長をかなり大きく変化させることが出来る。
以上のような分割方式を実現する分割記録パルス発生方法について以下に述べる。
(分割記録パルス発生方法1)
図1(a)のようなEFM変調されたマーク長変調データ100に対して、図1(b)で示す分割方式101を適用する。即ち、n=3、4、5、6、7、8、9、10、11に対してm=1、1、2、3、3、4、5、5、5のように分割する。このとき、図1(c)に示すタイミングでクロックを発生する回路Gate1、Gate2、Gate3、Gate4を組み合せることで図1(b)の分割方式を実現することができる。
Gate1で発生するα1 T区間では、記録パワーPw1 を発生し、Gate2内での中間パルス群αi Tでは記録パワーPw2 を発生し、Gate4で発生するαm T区間では、記録パワーPw3 を発生させれば、先頭パルス区間と中間パルス区間群及び最後尾パルス区間とで、記録パワーを独立に制御できる。
ここで、nが所定の値nc より小さければ、m=1とし、Gate2における中間パルス群は発生せず、nがnc 以上であれば前述の(分割方式例3)に従って所定個数を発生する。図1ではnc を5とし、nが4以下ではm=1とし5以上で中間パルスを発生している。ここで、中間パルス群発生個数はnに応じて、ROMメモリに記録された分割数を発生するものとする。
n=nc の場合には、先頭パルス及び中間パルス一個の2個で分割する。図1では、5Tマークで代表している。
ここで、複数の異なる時間的長さのマークを同じ分割数にパルス分割する場合、例えば、図1で3Tマークと4Tマークをともに1組の記録パルス及びオフパルスで記録する場合には、少なくともα1 、β1 、η1 、η2 を、さらに必要ならば、Pw1 、Pw3 を3Tマークと4Tマークとで相異なる値とする必要がある。
(分割記録パルス発生方法2)
以下の方法は、基準クロック周期Tを分周して得られる、周期2Tのクロック信号をベースとする分割記録パルス発生方法であり、分割記録パルス発生方法1より制限が多いが、より規則正しいルールに基づいて論理回路の設計が可能となる利点がある。
即ち、nが偶数、つまりマーク長がnT=2LT(ただし、Lは2以上の整数)のマークの記録に際しては、分割数m=L個の区間に分割し、記録パルス区間αiT及びオフパ
ルス区間βiTにおけるαi及びβiを下記のように定める。
αi+βi=2 (2≦i≦m−1)
αm+βm=2+δ2
(ただし、δ1及びδ2は、それぞれ順に、−0.5≦δ1≦0.5、及び−1≦δ2≦1を満足する実数である。また、L=2の場合には、α1、β1、αm及びβmのみが存在するものとする。)
一方、nが奇数、つまりマーク長がnT=(2L+1)Tのマークの記録に際しては、分割数m=L個の区間に分割し、記録パルス区間αi'T及びオフパルス区間βi'Tにおけるαi'及びβi'を下記のように定める。
αi'+βi'=2 (2≦i≦m−1)
αm'+βm'=2.5+δ2'
(ただし、δ1'及びδ2'は、それぞれ順に、−0.5≦δ1'≦0.5、及び−1≦δ2'≦1を満足する実数である。また、L=2の場合には、α1'、β1'、αm'及びβm'のみが存在するものとする。)
そして、バルス発生方法2においては、さらに下記式を満足させる。
(ここで、Δ=0.8〜1.2である)
なお、上記パルス発生方法2では、αi、βi、αi'、βi'、δ1、δ2、δ1'及びδ2'は、いずれもLの値に応じて変化していてもよい。
パルス発生方法2においては、n=2L及びn=(2L+1)の記録マークの形成に際しては、同じ分割数L個の記録パルスに分割して記録を行う。つまり、nが順に2,3,4,5,6,7,8,9、・・・・の場合、それぞれ、分割数mを順に1,1,2,2、3,3,4,4,・・・とする。具体的には、EFM変調信号では、n=3、4,5,6,7,8,9,10,11に対して、分割数mを順にm=1,2,2,3,3,4,4,5,5とする。また、EFM+信号では、n=14が加わるが、その場合には分割数mは7とする。(1,7)RLL−NRZI変調では、n=2の場合があるが、この場合分割数mは1とする。
5≦δ1'≦0.5、−1≦δ2≦1及び−1≦δ2'≦1である。好ましくは前端と後端と
でその補正量をほぼ同程度とする、つまり、|δ2/δ1|、及び|δ2'/δ1'|がそれぞれ0.8〜1.2であることが好ましい。
(ただし、Δ1=0.4〜0.6)
とするのが好ましい。この場合、後端側は通常、
(ただし、Δ2=0.4〜0.6であって、Δ1+Δ2=Δ)
となる。
パルスを発生させるような回路が使用できるので特に好ましい。マーク前端の位置はほぼα1Tにおける記録パワーレーザー光の立ち上がりで決まり、そのジッタは、α1とβ1の
デューティー比やα1'とβ1'のデューティー比で決まるので、この方法においてδ1=0
、δ1'=0.5としてもマーク前端位置及びそのジッタは良好に制御することができる。
)T(及び(αm'+βm')T)の値にも、αmとβmのデューティー比(及びαm'とβm'のデューティー比)の値にも依存する。また、マーク後端位置は、最後端の記録パルスαm
T(及びαm'T)の立下り位置や、その前後での記録層温度の冷却過程にも依存する。特に、非晶質マークを形成する相変化媒体においては、記録層の冷却速度に大きな影響を与える最後端のオフパルス区間βmT(及びβm'T)の値に依存する。従って、最後端の分
割パルスの周期(αm+βm)Tは、必ずしも、0.5Tや1Tになる必要はなく、0.1T好ましくは0.05Tより好ましくは0.025T程度の分解能で微調整をすることができる。
れぞれのマーク長でそれぞれ最適化することができるが、パルス発生回路の簡便化のために、先頭のパルス及び最後尾のパルスの間にある中間のパルスにおいては、これらを一定値とするのが好ましい。即ち、中間のパルスが存在しうるL≧3の場合、同じ分割数m=Lの2種類の記録マークにおける2以上(m−1)以下の全てのiに対して、αi=αc(一定値)及びαi'=αc'(一定値)とするのが好ましい。さらに、Lが3以上の場合に、αc及びαc'をともにLによらない一定値、特にαc=αc'としてLによらない一定値とすると、回路がさらに簡略化できて好ましい。
なお、nが2又は3の場合には分割数mは1となるが、この場合には、α1とβ1のデューティー比とδ1(もしくは、α1'とβ1'のデューティー比とδ1')を調節して、所望のマーク長とジッタを達成することができる。この場合、δ1'−δ1=1であることが好ましい。
。この場合、周期Tを有する第1基準クロック1と第1の基準クロックに対して0.5Tだけずれた同じ周期Tを有する第2基準クロック2とを用いて、第1基準クロック1を分周して得られる周期2Tの分周第1基準クロック3に同期させてαi(1≦i≦m)を発
生させ、第2基準クロック2を分周して得られる周期2Tの分周第2基準クロック4に同期させてαi'(2≦i≦m)を発生させるとともに、α1'をα2'の立ち上がりに2.5T先行して立ち上がるようにパルス発生回路を制御するのが好ましい。この複数の基準クロックを用いる方法によって、パルス発生回路を簡便化することができる。
立ち上がりまたは立下りに対して、遅延あるいは先行させる必要がある場合があるが、この場合、マーク間の長さを一定にするために同一の遅延時間Td1を付加することが好ましい。ここで、Td1は、−2以上2以下の実数であり、負の値の場合は先進時間となる。
図12は、上記の複数の基準クロックを用いる方法によって本発明の記録方法におけるパルス分割方法を実施する場合の、各記録パルスの関係の一例を示した図である。図12においては、α1T及びα1'TのnTマークの前端に対する遅延時間Td1が0であり、記
録パルス区間αiT(1≦i≦m)における記録パワーはPwで一定であり、オフパルス区間βiT(1≦i≦m)におけるバイアスパワーはPbで一定であり、マークの間及びαi
T(1≦i≦m)及びβiT(1≦i≦m)以外の区間における光照射のパワーは消去パ
ワーPeで一定である。ここで、Pb≦Pe≦Pwである。
図12(a)は、長さnTの記録マークに対応したパルス波形であり、符号201が長さ2LTの記録マークの長さ、符号202が(2L+1)Tの記録マークの長さに対応する。図12(a)においては、L=5の場合が示してある。
図12(b)は、n=2L(=10)の場合の分割記録パルスの波形であり、図12(c)は、n=2L+1(=11)の場合の分割記録パルスの波形である。
、周期2Tの分周第1基準クロック205に同期している。この分周第1基準クロック205に同期して、αiとβiのデューティー比を調節して、記録パルス波形207を得る。
用いた場合、各マーク長の前端位置は、その位相に関して1T分のずれが生じうる。また、nが偶数か奇数であるかに応じて、図13(a)、(b),(c)、(d)に示すように4通りの関係がありうる。そこで、これに対応するゲート発生方法として、以下のような方法を採用するのが好ましい。
αiT(2≦i≦m−1)、αmTの発生区間に対応したタイミングのゲートの一群G1a、G1bを発生させ、(4)nT=(2L+1)Tなるマークの記録に際しては、基準クロック2a及び2bのいずれかに同期させてα1'T、αi'T(2≦i≦m−1)、αm'Tに対応したタイミングのゲートの一群G2a、G2bを発生させる方法である。
図13の(a)〜(d)のそれぞれの場合で、図12の説明と同様の、位相が0.5ずつずれた基準クロックを発生させると、それぞれ、符号305、符号306、符号307及び符号308で示される4つのクロック系列が生まれる。即ち、基準クロック305を基準として、それから0.5Tずれたクロック307、1Tずれたクロック306、1.5Tずれたクロック308がベースとなる。これらのクロックは、すべてTsyncを起点とする周期Tの基準クロックを分周した後、0.5Tずつ位相をずらして形成される。
ゲート群G1aを生成する。
図13(b)の場合には、周期P1b、P2b、P3b、P4b、及びP5bのそれぞれに同期して、記録パルスα1T,α2T,α3T,α4T,α5Tに対応するゲート群G1
bを生成する。
さらに、図13(d)の場合には、周期R1b、R2b、R3b、R4b、及びR5bのそれぞれに同期して、記録パルスα1'T,α2'T,α3'T,α4'T,α5'Tに対応するゲート群G2bを生成する。
そのためには、図1のGate3に相当するゲート信号を発生させるのが好ましい。例えば、nTマークの前端を基準として、nが偶数であるか奇数であるかに応じて、nが偶数の場合にはTd1の遅延後Σ(αi+βi)なるゲートG3を発生させるか、nが奇数の場合にはTd1の遅延後Σ(αi'+βi')なるゲートG4を発生させ、nTマークの前端位置が、(1)G3ないしはG4のいずれもがオフである期間はパワーPeの光が照射し、(2)G3ないしはG4のいずれかがオンである場合にはパワーPbの光が照射され、かつ、(3)G3とG1aとが同時にオンである場合には、G1aオン区間に対応してPwのパワーの光を照射し、(4)G3とG1bとが同時にオンである場合には、G1bオン区間に対応してパワーPwの光を照射し、(5)G4とG2aとが同時にオンである場合には、G2aオン区間に対応してパワーPwの光を照射し、(6)G4とG2bとが同時にオンである場合には、G2bオン区間に対応してパワーPwの光が照射されるようにする。
なお、図12及び13においては、簡略化のため、最前端の記録パルスα1T、α1'T
の立ち上がりは、nTマークの前端、すなわち、記録すべきnTマークの前端に対して同時である場合を示した。もしも遅延を有する場合は、すべてのLのとり得る値に対して、記録パワーのパルスα1T及びα1'Tの立ち上がりが同一の遅延時間Td1を有するようにす
るのが、マーク間長を所望の長さに保つ上で好ましい。
(分割記録パルス発生方法3)
以下の方法は、基準クロック周期Tを分周して得られる、周期2Tのクロック信号をベースとする分割記録パルス発生方法のもう一つの例であり、やはり分割記録パルス発生方法1より規則正しいルールに基づいて、論理回路の設計が可能となる方法である。
ス区間βiTにおけるαi及びβiを下記のように定める。
βi-1+αi=2 (2≦i≦m)
一方、nが奇数、つまりマーク長がnT=(2L+1)Tのマークの記録に際して、分割数m=L個の区間に分割し、記録パルス区間α'iT及びオフパルス区間β'iTにおけるα'i及びβ'iを下記のように定める。
β1'+α2'=2.5+ε2'
βi-1'+αi'=2 (3≦i≦m−1)
βm-1' +αm'=2.5+ε3'
(ただし、L=2の場合には、β1'+α2'=2.5+ε2'、あるいは、β1'+α2'=3+ε2'とする。)
そして、β1、α2、βm-1、αm、β1'、α2'、βm-1'、及びαm'が下記式を満足する。
(ここで、Δ2=0.8〜1.2である。)
ここで、αi、βi、αi'、βi'、Td1,Td1',ε1、ε1'、ε2'及びε3'の値は、Lに応じて変わりうる。
記録パルスα1Tが立ち上がるまでの先行もしくは遅延時間であり、通常−2以上2以下
の実数である。Td1及びTd1'が正の値ならば、遅延を意味する。Td1及びTd1'は、Lによらずほぼ一定とするのが好ましい。
αi、βi、αi'、及びβi'は、それぞれ通常0以上2以下の実数であり、好ましくはそれぞれ0.5以上1.5以下である。
しくはいずれも−0.5以上0.5以下である。これらは、周期2Tを形成する分割パルス周期(βi-1+αi)Tにおいて、正確なマーク長あるいはスペース長を実現するための補正値として必要に応じて用られる。
パルス発生方法3においては、Lが等しいn=2LT及びn=(2L+1)Tに対応する2つのマークに対しては、等しい分割数Lの記録パルスに分割して記録を行う。つまり、n=2,3,4,5,6,7,8,9、・・・・、に対して、それぞれ、記録パルスの数を1,1,2,2、3,3,4,4,5,5、・・・とする。例えば、EFM変調信号では、n=3、4,5,6,7,8,9,10,11に対して、分割数mを順に1,2,2,3,3,4,4,5,5とする。EFM+信号では、これにn=14が加わるが、その場合には分割数mを7とする。(1,7)RLL−NRZI変調では、n=2の場合もm=1とする。
+α2)T、及び周期(βm-1+αm)Tをそれぞれ0.5Tずつ増減して長さを調整する。マーク長記録において重要なのは、マーク前後端の波形で決まるマーク端の位置とジッタであり、マークの中間部分は振幅のみ得られていれば、マーク端のジッタには大きな影響がない。上記の調整方法は、マークが光学的に分割されて見えない限り、マーク中間部での記録パルス周期を0.5T伸縮させても、その分、マーク長が伸縮変化するのみで、マーク端でのジッタには大きくは影響しないことを利用している。
まず、マーク前端に関しては、α1、β1、α1'及びβ1'は、3以上のLに対して、Lに
よらずそれぞれ一定とするのが好ましい。より好ましくは、α1'=0.8α1〜1.2α1、及びβ1'=β1+約0.5とする。さらに好ましくは、β1'=β1+0.5、α1=α1'、且つβ1=β1'とする。マーク前端の位置はほぼ先頭の記録光の立ち上がりで決まる。
つまり、α1T=α1'Tの立ち上がり位置を、マーク長nTの始端に対して、一定の遅
延時間Td1としておけば、実際のマークの前端の位置はほぼ一義的に決まる。一方、マーク前端のジッタは、α1Tがα1'Tとほぼ同じとしても、β1Tがある程度(実際上0.5T)以上の長さであれば、β1'のみβ1'=β1+0.5程度とすれば,nによらず良好な
値が得られる。
αm'=0.8αm〜1.2αm、及びβm'=0.8βm〜1.2βmとする。より好ましくは、βm-1'=βm-1+0.5、αm=αm'、且つβm=βm'とする。
マーク後端の位置は、最後端の記録パルスαmT(もしくはαm'T)の立下り位置のみ
ならず、その前後での記録層温度の冷却過程にも依存する。特に非晶質マークを形成する相変化媒体では、最後端のオフパルス区間βmT(もしくはβm'T)によって制御される
記録層温度の冷却速度に依存する。従って、αmT及びαm'TがnTマークの後端に対し
て、一定の時間だけずれており、βm'=βmであれば、マーク後端位置はほぼ一義的に決
まる。
なお、パルス発生方法3においても、特に高密度記録の場合には、記録しようとしているマークの直前もしくは直後のマークもしくはマーク間に応じて、熱干渉を補正するために、Td1、α1,α1'、β1,β1'、αm、αm'、βm、及びβm'の値を±20%程度の範囲内で微調整することができる。上記の説明において、「約0.5」あるいは「約1」という記載は、この程度の微調整を許容することを意味する。
α2'=α3'=・・・・=αm-1'
とするのが好ましい。ここで、Lが3以上とは、分割数が3以上であり、マーク先頭と最後尾の分割パルスを除いて、1以上の中間分割記録パルスが存在するための条件である。
ク端位置及びジッタに及ぼす影響は少ないから、ほとんどの場合、このように、一律にαi=αi'=αc(2≦i≦m−1)と設定することが可能である。
L=1すなわち、マーク長nTが2T又は3Tの場合、m=1とするのが好ましい。この場合、周期(α1+β1)Tとα1とβ1のデューティー比(もしくは、周期(α1'+β1')Tとα1'とβ1'のデューティー比)とを調節して、所望のマーク長とジッタを達成できる。この場合、β1又はβ1'がn≧4で一定ならば、βm又はβm'もそれぞれn≧4の場合のβ1又はβ1'と同じ値を用いることが好ましい。
うにして生成することができる。
まず、(1)周期Tの第1の基準クロックに同期して、元になるマーク長変調信号が生成されているものとする。マーク長変調信号のnTマークの始端を基準としてTd1(あるいはTd1')遅延して、先頭記録パルスα1T(あるいはα1'T)を生成し、(2)次いで、nTマークの後端とε3(あるいはε3')時間差をおいてたち下がりが一致するにように、最後尾記録パルスαmT(αm'T)を生成する。そして、(3)Lが3以上の場合に存在する中間分割記録パルスである、αiT、βiT(2≦i≦m−1)は、nが偶数(n=2L)の場合には、nTマークの始端から、4T後にα2Tがたち下がり、以後、αi+βi-1が2T周期となるように生成させ、(4)nが奇数(n=2L+1)の場合には、nTマークの始端から、4.5T後にα2'Tがたち下がり、以後αi'+βi-1'が2T周期となるように生成する。
分割記録パルス群のα2Tあるいはα2'Tの立ち下がりが、正確にnTマークの始端から
、4Tあるいは4.5Tのいずれかの遅延時間をおいて発生させている。このため、少なくとも中間分割記録パルス群は、あらかじめ周期Tの基準データクロックを分周して生成された周期2Tの基準クロックに同期して生成できる。
図24では、簡便化のために、記録パルス区間に照射する光の記録パワーPwや、オフパルス区間に照射する光のバイアスパワーPb、及びそれら以外の区間で照射する光の消去パワーPeは、それぞれいずれのiでも一定として描いており、且つある。Pb<Pe<Pwとして描いているが、これらの値は、nやiに応じて異なる値にできる。特にα1
T、α1'Tにおける記録パワーPw1、及びαmT、αm'Tにおける記録パワーPwmは、
他のαiT(i=2〜m−1)における記録パワーPwiとは異なる値に設定されることがある。
べきnTマークの前端に対して2T後に最先端の記録パルスα1T、及びα1'Tがたち下
がるとし、また、αmT,αm'Tの立下りがnTマークの後端と一致するとして描いてい
る。
図24において、220は周期Tの基準クロックをあらわす。
図24(b)では、周期2Tの基準クロック225は周期Tの基準クロック220に対して位相の遅れが0である周期Tの基準クロック223を分周して得られる。Td1+α1
=2である場合、各記録パルスαiT(1≦i≦m)の立ち下がりは、周期2Tの基準ク
ロック225に同期している。かかる周期2Tのクロック225に同期して、αiとβiのデューティー比を調節して、記録パルス波形227が得られる。
α2T,α3T,α4T,α5Tに対応するゲート群G1aを生成し、(1b)の場合には、周期P1b,P2b,P3b,P4b,P5bのそれぞれに同期して、記録パルスα1T
,α2T,α3T,α4T,α5Tに対応するゲート群G1bを生成し、(2a)の場合には、周期R1a,R2a,R3a,R4a,R5aのそれぞれに同期して、記録パルスα1'T,α2'T,α3'T,α4'T,α5'Tに対応するゲート群G2aを生成し、(2b)の場合には、周期Q1b,Q2b,Q3b,Q4b,Q5bのそれぞれに同期して、記録パルスα1'T,α2'T,α3'T,α4'T,α5'Tに対応するゲート群G2bを生成する。
つまり、G1a及びG1bを生成するにあたり、図1のように、先頭パルスα1Tを生
成するGate1、中間パルス群αiT(2≦i≦m−1)生成するGate2、および
最後尾のパルスαmTを生成するGate4を別々に生成し、これを合成する。あるいは
、G2a及びG2bを生成するにあたり、図1のように、先頭パルスα1'T、中間パルス群αi'T(2≦i≦m−1)、および最後尾のパルスαm'Tを別々に生成し、これを合成する。ε1、ε1'、ε2'、ε3'が0でない場合は、先頭記録パルスα1T,α1'Tに対して周期P1a,Q1a,P1b、Q1bのいずれかで所定の時間差を加えて発生させ、最後尾記録パルスαmT,αm'Tに対して周期P5a,P5b,Q5a,Q5bのいずれかで
所定の時間差を加えて発生させればよい。
変則的であることに留意する必要がある。すなわちマーク後端の周期が必ずしも2Tとはならず、かつ、2T±1T程度の任意性をもたせる必要があるが、これは、最終のオフパルスβmもしくはβm'を例外的に規定すればよい。そのためには、図1のGate3に相
当するゲート信号を発生させる。
発生させる。そして、G3ないしはG4のいずれもがオフである場合は消去パワーPeの光を照射し、G3ないしはG4のいずれかがオンである場合にはバイアスパワーPbの光を照射し、且つ、G3とG1aが同時にオンである場合には、G1aオン区間に対応して記録パワーPwの光を照射し、G3とG1bが同時にオンである場合には、G1bオン区間に対応して記録パワーPwの光を照射し、G4とG2aが同時にオンである場合には、G2aオン区間に対応して記録パワーPwの光を照射し、G4とG2bが同時にオンである場合には、G2bオン区間に対応して記録パワーPwの光を照射する。このようなゲートの優先関係は、ゲートのオン/オフを論理的な0,1レベルに対応させて、各ゲート制御の論理信号の和演算を行えばよい。
4)nT=(2L+1)Tなるマークの記録に際して、基準クロック2a及び2bのいずれかに同期させてα1'T、αi'T(2≦i≦m−1)、αm'Tに対応したタイミングのゲートの一群G2a及びG2bを発生させることで、記録パルス区間αiTを発生するためのゲートのすべてを生成することができる。
本発明の光記録方法は、また、同一の媒体に対して様々な線速で記録を行う場合にも有効である。一般的に、複数の線速でクロック周期T及び線速vの積vTを一定として、線速によらず等密度の記録を行うことは広く行われている。
6号公報)。その結果、広い線速度で良好なオーバーライトが可能となる。
有効である、この場合も、広い線速範囲で良好なオーバーライトが可能となる。
上記2つの例において、低線速ほど(αi+βi)Tにおけるαiを減少させβiを増加させたり、(αi+βi-1)Tにおけるαiを減少させてβi-1を増加させたりするのは、特に相変化媒体において有効である。相変化媒体では、低線速ほど記録層の冷却速度が遅くなるので、オフパルス区間βiの比率を高めて、冷却効果を促進する必要があるからである
。その場合、すべての使用線速度vおよびすべてのLに対して、で0.5<βi、βi'≦2.5、より好ましくは1≦βi、βi'≦2として、非晶質化のための冷却時間を確保することがより好ましい。
m−1)とを一定とする、つまり、中間記録パルス群は記録パルスの絶対時間をほぼ一定とするのが好ましい。「ほぼ一定」とは、各線速において±0.1Tの範囲程度の幅を有することを意味する。この場合、基準クロックTは線速が小さいほど大きくなるので、中間パルス群のαi、αi'は必然的に単調減少する。先頭の記録パルス区間α1T、α1'Tは一定とできるが、好ましくは各線速で微調整する。また、βm、βm'は、各線速ごとに微
調整を行うのが好ましい。この場合、βm、βm'自体が一定であるか、あるいは低線速に
なるほど大きくするのが好ましい。
まず、記録時の線速度が10m/s以上と高速であって、かつ最短マーク長を0.8μm未満と短くし、高密度に記録を行う場合である。なお、最短マーク長は線速度をVとするとnT×Vで表されるから、最短マーク長が短いことは基準クロック周期Tを短くすることに他ならない。
さらには、マーク長変調方式として、8−16変調方式もしくは(1、7)−RLL−NRZI変調方式といった、高密度記録用の変調方式を用いた場合も有効である。
さらにまた、マーク長変調方式をEFM+変調方式という高密度記録用の方式とし、かつ、記録時の線速度をDVDの基準線速度3.49m/sの2倍速以上の高速として、記録線密度を一定としながら記録を行う場合である。
図5は、CD−RWをはじめとするCDファミリーで用いられるEFM変調信号の再生波形(アイパターン)の模式図である。EFM変調では3Tから11Tの長さの記録マーク長及びマーク間長をとりうるが、アイパターンには3Tから11Tのすべての非晶質マークの再生波形が実質的にランダムに含まれている。なお、EFM+変調では、これにさらに14Tのマーク長及びマーク間長が含まれる。
m11は40%以上80%以下とするのが好ましいが、特に下限値40%以上とすることがより重要である。信号振幅は大きいほうが好ましいが、大きすぎると信号再生系のアンプのゲインが極端に飽和してしまうためm11上限は80%程度である。一方、小さすぎると信号体雑音比(SN比)が低下してしまうため、下限は40%程度である。
で定義されるアシンメトリー値Asymは、できるだけ0付近にあることが望ましい。
一方、EFM+変調方式を用いた記録可能なDVD媒体では、I11を14Tマークの振幅I14に置き換えて(1)式及び(2)式を定義する。また、ジッタは、アナログ再生信号をイコライザを通して2値化した後の、いわゆるエッジ・トゥ・クロックジッタとして測定する。この場合、ジッタの値はクロック周期の13%以下、特に9%以下とするのが好ましい。
本発明による記録を行う光記録媒体としては、色素系有機記録媒体、光磁気記録媒体、相変化型記録媒体等各種の記録方式の媒体が採用できる。また、ライトワンス型及び書き換え型いずれの媒体にも採用できる。これらの中で特に顕著な効果が得られるのは、相変化型記録媒体、特に結晶状態を未記録状態として非晶質マークをオーバーライトする書き換え型相変化型記録媒体である。
このような、好ましい相変化媒体としては、SbTe共晶組成にさらに過剰のSbを含有する記録層を有するものが挙げられる。特に好ましくは、Sb70Te30共晶点組成を基本として過剰のSbを含み更にGeを含む組成である。この場合、特にSb/Te比は4以上とするのが好ましく、またGe量は10原子%以下とするのが好ましい。具体的な記録層としては、Mz Gey (Sbx Te1-x )1-y-z合金(ただし、0≦z≦0.1、0<y≦0.3、0.8≦x。Mは、In、Ga、Si、Sn、Pb、Pd、Pt、Zn、Au、Ag、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Co、Mo、Mn、Bi、O、N、Sから選ばれる少なくとも一種)組成を有する記録層を有するものが挙げられる。
上記組成における元素MとしてはInやGa、特にInがジッタ低減、対応線速マージンを拡大するのに効果が有る。より好ましい相変化媒体の記録層の組成は、A1 a A2 b Gec (Sbd Te1-d )1-a-b-c 合金(ただし、0≦a≦0.1、0<b≦0.1、0.02<c≦0.3、0.8≦d。A1 はZn、Pd、Pt、V、Nb、Ta、Cr、Co、Si、Sn、Pb、Bi、N、O、Sから選ばれる少なくとも一種。A2 はIn及び/又はGa)である。
また、上記のSb/Te比が80/20より高いSbTe系組成は、特にCD線速の12倍速(約14m/s)以上やDVD線速の4倍速(約14m/s)以上のような高線速において高速消去が可能である点で優れている。
上記組成における非晶質マークの消去は、実質的に、非晶質マーク周辺の結晶領域との境界からの結晶成長のみで支配されており、非晶質マーク内の結晶核生成と該結晶核からの結晶成長過程とは、殆ど再結晶化過程に寄与していない。線速度が高くなると(例えば線速度10m/s以上)、消去パワーPeが照射される時間が短くなるため、結晶成長に必要な融点近傍の高温に保たれる時間が極めて短くなる。上記組成においては、非晶質マーク周辺領域からの結晶成長を促進させるためには、Sbの含有量を増やせばよいが、その一方で、Sb含有量の増加は、溶融された領域の再凝固時の結晶成長速度をも増加させてしまう。従って、高線速記録において短時間で非晶質マークの消去を確実にするために、Sb含有量を増やすと、良好な非晶質マークの形成が困難になってしまう。即ち、非晶質マーク周辺からの再結晶化速度をある程度以上増加させると、一方で、非晶質マーク記録のために形成した溶融領域の再凝固時に溶融領域周辺部からの再結晶化も増加してしまうのである。
なお、このような上記組成における問題は、従来一般に使用されてきたGeTe−Sb2Te3擬似2元合金系組成では、相対的にそれほど大きくないと考えられる。GeTe−Sb2Te3擬似2元合金系組成においては、非晶質マークの消去は非晶質マーク内の結晶核の生成が中心で、結晶成長はあまり寄与していない。また、結晶核の生成は結晶成長よりも低い温度で盛んとなる。従って、上記GeTe−Sb2Te3擬似2元合金系組成においては、多数の結晶核を生成することで、結晶成長が比較的遅くても再結晶化を達成できるのである。しかも、再凝固時に融点以下に低下する過程では、結晶核生成が起きない上に、結晶成長速度も比較的小さいので、比較的小さな臨界冷却速度で非晶質化しやすいのである。
が格子定数が大きく異なる結晶相、AgSbTe2等に対して知られる面心立方晶、さら
には、その他の空間群に属する他の結晶相が混在する場合、格子不整合の大きな結晶粒界が形成される結果、マークの周辺形状が乱れたり、光学的なノイズが発生したりすると考えられるのに対し、単一相からなる場合には、このような結晶粒界が生じないためと考えられる。
記録層は通常スパッタ法等の真空中の物理蒸着法で成膜されるが、成膜直後のas−deposited状態では、通常非晶質であるため、通常はこれを結晶化させて未記録消去状態とする。この操作を初期化と称する。初期化操作としては、例えば、結晶化温度(通常150〜300℃)以上融点以下での固相でのオーブンアニールや、レーザー光やフラッシュランプ光などの光エネルギー照射でのアニール、溶融初期化などの方法が挙げられるが、上記好ましい結晶状態の記録層を得るためには、溶融初期化が好ましい。固相でのアニールの場合は、熱平衡を達成するための時間的余裕があるために、他の結晶相が形成されやすい。
バルクイレーズによる初期化の際、例えば円盤状の記録媒体を使用した際、楕円ビームの短軸方向をほぼ円周方向と一致させ、円盤を回転させて短軸方向に走査するとともに、1周(1回転)ごとに長軸(半径)方向に移動させて、全面の初期化を行うことができる。1回転あたりの半径方向の移動距離は、ビーム長軸より短くしてオーバーラップさせ、同一半径が複数回レーザー光ビームで照射されるようにするのが好ましい。その結果、確実な初期化が可能となると共に、ビーム半径方向のエネルギー分布(通常10〜20%)に由来する初期化状態の不均一を回避することができる。一方、移動量が小さすぎると、かえって前記他の好ましくない結晶相が形成されやすいので、通常半径方向の移動量は、通常ビーム長軸の1/2以上とする。
溶融再結晶化を行ったかどうかは、実際の直径1μm程度の記録光で非晶質マークのオーバーライトを行った後の消去状態の反射率R1と、初期化後の未記録状態の反射率R2が実質的に等しいかどうかで判断できる。ここでR1の測定は、非晶質マークが断続的に記録されるような信号パターンを用いた場合、複数回のオーバーライト、通常は5から100回程度のオーバーライト後に行う。こうすることで、一回の記録だけでは未記録状態のまま残りうるマーク間の反射率の影響を除去する。
本発明の記録用媒体の場合、R1とR2の差は小さい方が好ましい。
具体的には、R1とR2とで定義される下記値が10(%)以下、特には5(%)以下となるようにするのが好ましい。
例えば、R1が17%程度の相変化媒体では、概ねR2が16〜18%の範囲にあればよい。
このような初期化方法で得られた単一結晶相は、Sb/Te比が4.5程度より大きな場合には、概ね六方晶となりやすく、4.5より小さい場合は面心立方晶となりやすいが、必ずしもSb/Te比だけに依存するものではない。特に、CD線速の16倍速以上、DVD線速の4倍速以上の記録では、六方晶の単一相からなる多結晶とするのが好ましい。
本発明の相変化媒体は、通常、基板上に、下部保護層、相変化型記録層、上部保護層、反射層を設ける。中でも、いわゆる急冷構造として、記録層の膜厚を10〜30nmとし、上部保護層の膜厚を15〜50nmとし、かつ、反射層の膜厚を30〜300nmとしたものが好ましい。なお、本発明の記録方法を上記の光記録媒体に適用する際には、全ての記録マークの時間的長さについてn/mは1.5以上とすることが好ましい。更に、n/mは1.8以上であるとより好ましい。n/mの上限は、通常4程度、好ましくは3程度とするが、記録パワーPwやバイアスパワーPbなど他の条件にもより変化する。基本的には、冷却に十分な所定の時間的長さが得られる範囲であればよい。
また、本発明の記録方法は、記録媒体の層構成や光入射方式にも依存せず、基板/保護層/記録層/保護層/反射層という層構成で基板を介して記録再生用レーザー光ビームを入射する場合のみならず、基板/反射層/保護層/記録層/保護層という層構成で、基板とは反対側から記録再生用レーザー光ビームを入射する、いわゆる膜面入射タイプの光記録媒体にも利用できる。さらには、これらを組み合わせて記録層を多層化したような場合にも適用可能である。
反射層の熱伝導率はその体積抵抗率におおむね反比例すると考えられる一方で、反射層による放熱効果は膜厚に比例するので、結局反射層の放熱効果は概ね面積抵抗率に反比例すると考えられる。そこで、本発明においては、面積抵抗率0.5Ω/□以下、特に0.4Ω/□以下の反射層を使用するのが好ましい。また、体積抵抗率としては、20nΩ・m以上100nΩ・m以下程度が好ましい。体積抵抗率が小さすぎる材料は実用上得難い。一方、体積抵抗率が大きすぎると、放熱効果が不十分となる傾向にあるばかりでなく、記録感度が低下する傾向にある。
反射層に使用できるアルミニウム合金としては、AlにTa、Ti、Co、Cr、Si、Sc、Hf、Pd、Pt、Mg、Zr、Mo及びMnからなる群から選ばれた少なくとも一種の添加元素を含有するAl合金が挙げられる。上記添加元素の含有量は、通常0.2原子%以上1原子%以下である。含有量が少なすぎると、耐ヒロック性は不十分になる傾向にあり、多すぎると、放熱効果が不十分になる傾向にある。
反射層は通常スパッタ法や真空蒸着法で形成されるが、成膜時に混入する水分や酸素量も含めて反射層中の全不純物量は2原子%以下とするのが好ましいので、製膜時に使用するプロセスチャンバの到達真空度は1×10-3Pa以下とすることが好ましい。また、不純物の混入量を低減するには、成膜レートを1nm/秒以上、特に10nm/秒以上とするのが好ましい。なお、、不純物の混入量は、スパッタに用いる合金ターゲットの製法やスパッタガス(例えばAr、Ne、及びXe等の希ガスが挙げられる)にも依存する。
放熱効果や媒体の信頼性を高めるため反射層を多層化することもできる。
例えば、放熱効果が大きい銀を主体とする反射層を用い、該反射層と記録層との間に硫黄を含有する保護層を設けた場合、銀と硫黄との影響で、繰り返しオーバーライト特性や、高温高湿の加速試験環境下での耐食性に問題が生じることがあるため、これら2つの層の間に例えばアルミニウムを主体とする合金からなる界面層を設けて、アルミニウム層と銀層の2層の反射層とすることができる。この場合の界面層の厚さは、通常5nm以上100nm以下程度、好ましくは5nm以上50nm以下である。界面層が薄すぎると保護効果が不十分となる傾向にあり、厚すぎると放熱効果が悪化する傾向にある。
実施例1
1.2mm厚でトラッキング用の溝(トラックピッチ1.6μm、溝幅約0.53μm、溝深さ約37nm)を形成したポリカーボネイト基板上に(ZnS)80(SiO2 )20保護層を70nm、Ge5 Sb77Te18記録層を17nm、(ZnS)85(SiO2 )15保護層を40nm、Al99.5Ta0.5 合金を220nm、それぞれ真空チャンバー内でスパッタにより成膜した。その上に紫外線硬化型保護コートを4μm塗布し硬化して、相変化型の書き換え型光ディスクを作製した。
オーバーライトを行なうに当たり、まず、3Tから11Tの各マーク時間長でのパルス分割方式の最適化をあらかじめ行った。具体的には先頭記録パルス区間α1 T、最後尾オフパルス区間βm Tを最適化した。
図6(a)に示すパルス分割方式を用い、α1 のみを変化させて記録した。線速2.4m/sにおける再生マーク時間長のα1 依存性を図7に示す。α1 =1.0で、マーク時間長1.28マイクロ秒と最も好適であった。なお、理論値は1.27マイクロ秒である。
このような実験を各マーク時間長のマークに対して行い、先頭記録パルスα1 と最後尾オフパルスβ5 を特に最適化した、図9に示すパルス分割方式を決定した。なお、8T〜11Tマークの長マークについては一律にα1 =1.0、βm =1.0とした。
実施例2
1.2mm厚でトラッキング用の溝(トラックピッチ1.6μm、溝幅約0.53μm、溝深さ約37nm)を形成したポリカーボネイト基板上に(ZnS)80(SiO2 )20保護層を70nm、Ge7 Sb79Te14記録層を17nm、(ZnS)85(SiO2 )15保護層を40nm、Al99.5Ta0.5 合金を220nm、それぞれ真空チャンバー内でスパッタにより成膜した。その上に紫外線硬化型保護コートを4μm塗布し硬化して光ディスクを作製した。
記録パワーPw=18mW、消去パワーPe=9mW、バイアスパワーPb=再生パワーPr=0.8mWとしてオーバーライト記録を行った。
その結果、マークジッタは13.1ナノ秒、スペースジッタは13.2ナノ秒であり、CD規格の上限値17.5ナノ秒を十分に下回った。
比較例1
実施例2で作製したディスクに対して、レーザー波長780nm、ピックアップの開口数NA0.55の評価装置にて、線速19.2m/s(CDの16倍速)、基本クロック周波数69.1MHz、T=14.5ナノ秒の条件で図11に示す、現行CD−RWのn−k分割方式(m=n−k、k=1。n/mの最小値は1.1)を用いて時間的長さ11Tの非晶質マークと11Tのスペースを交互に記録した。
しかしながら、線速2.4m/sで信号を再生すると、再生信号のマーク中央部に相当する部分で反射率が落ちきらず、マークを観察したところマーク中央部がかなり再結晶化していた。ジッタは17.5ナノ秒を大幅に越え測定不能なレベルであった。再結晶化を抑制するために、n−1分割方式のまま各記録パルス幅をより細くしたが、記録レーザー光の変調が追いつかず、記録パワーPwの増大をもたらすだけで、冷却効果の改善は全く見られなかった。
実施例3
1.2mm厚でトラックピッチ1.6ミクロン、溝幅約0.53μm、溝深さ約37nmのトラッキング用の溝を形成したポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(SiO2)20保護層を70nm、Ge7Sb78Te15記録層を17nm、(ZnS)80(SiO2
)20保護層を45nm、Al99.5Ta0.5合金反射層を220nm(体積抵抗率約100
nΩ・m、面積抵抗率0.45Ω/□)、真空チャンバー内でスパッタ法により成膜した。その上に紫外線硬化樹脂保護層を約4μm形成した。該トラッキング用の案内溝には周波数22.05kHzの搬送波に対して±1kHzで周波数(FM)変調された、振幅(peak−to−peak)30nmの溝蛇行が付与されており、いわゆるATIPにより、螺旋状の溝にそってアドレス情報が付与されている。
(1) まず、図14に示す分割記録パルスを用い中間パルス群の最適条件を検討した。記録パワーPwi は一定で20mW、バイアスパワーPbi も一定で0.8mWとし、マーク間の消去パワーPeは10mWとした。
オフパルス区間がおよそ1Tより短い場合には、図3(d)に示すようなマーク前端の再結晶化により、マーク前端での信号振幅が低下しており、後端でも、まだ振幅が低めであった。マーク長全体での最大振幅を消去レベルの信号強度で除した値(×100%)を変調度と定義し、変調度のオフパルス区間依存性を図15(a)に示した。オフパルス区間が短いと、前述の波形ひずみの影響(非晶質マーク形成不良)のため、変長度が低下していることが分かる。オフパルス区間が1Tを超えたところでようやく変調度が飽和して、歪みのない方形波に近い波形が得られた。
(3) 上記(1)及び(2)の結果を元に、αi =1±0.5、βi =1±0.5の範囲で、前記(分割記録パルス発生方法2)に基づいて、周期2Tをベースとしたパルス分割方法を3T〜11Tマーク長からなるEFM変調信号に対して試みた。具体的な各マーク長ごとのパルス分割方法は図20に示す通りである。
αi +βi =2 (2≦i≦m−1)
αm +βm =1.6
なるように照射し、
一方、nが奇数、つまりマーク長nT=(2L+1)Tのマーク長記録の場合は、m=L個に分割し、
αi '+βi '=2 (2≦i≦m−1)
αm '+βm '=2.1
としている。つまり、2LTマークと(2L+1)Tマークで分割数はm=Lで同じであるが、先頭と最後尾の周期に0.5Tずつ差をつけることで区別している。
4では、nによらず、中間記録パルス群は、αi =0.8、βi =1.2(2≦i≦m−1)で一定とした。
さらに、nが偶数の場合には、α1 =0.8、β1 =1.2、αm =0.7、βm =0.9であり、奇数の場合にはα1 '=1.0、β1 '=1.5、αm '=1.0、βm '=1.1とした。3Tの場合のみ変則的で、α1 =1.2、β1 =1.5でちょうど3Tマーク長を得た。なお、図20では、記録パルス区間と、オフパルス区間を、それぞれ矩形波の上底及び下底として示している。具体的な区間長は、数字で記載されており、上底及び下底の長さ自体は、区間長に対応して表記されているわけではない。
9回オーバーライト後(初回記録を0回とみなす)の、各nTマーク及びnTマーク間のマーク長及びマーク間長、さらにジッタを測定した。マーク長及びマーク間長の結果を図21(a)に、マーク及びマーク間のジッタを図21(b)に示した。マーク長及びマーク間長はほぼ正確にnTになっており、ジッタもオーバーライトにより、初回記録に比べ2〜3ナノ秒程度悪化するが、17.5ナノ秒以下に収まった。なお、オーバーライトではなく、一旦、消去パワーPeを直流的に照射して消去を行ったところ、さらに2ナノ秒程度ジッタが改善された。
(5) 同様の媒体に、11Tマーク用の分割記録パルスと11Tのマーク間長からなる繰り返しパターン(11Tパターン)と、3Tマーク用の分割記録パルスと3Tマーク間からなる繰り返しパターン(3Tパターン)とを用いてオーバーライトを行った。3Tパターンを9回オーバーライト後、10回目に11Tパターンをオーバーライトして、3T信号のキャリアレベルの低下率(dB単位)を消去比として測定した(オーバーライト消去比)。また、3Tは各線速で若干のずれが生じるが、基本的に3T、11Tとも図20の分割方式をベースにαi T(1≦i≦m)がほぼ一定となるように変化させた。
なお、ランダムパターンを記録した場合、nTマークは、複数の非晶質部分に分割されることなく、連続的な非晶質マークとして形成されていることを透過電子顕微鏡で確認した。
実施例4
0.6mm厚でトラックピッチ0.74μm、溝幅約0.27μm、溝深さ約30nm
のトラッキング用の溝を形成したポリカーボネート樹脂基板上に(ZnS)80(SiO2
)20保護層を68nm、Ge5Sb77Te18記録層を14nm、(ZnS)80(SiO2)20保護層を25nm、Al99.5Ta0.5合金反射層を200nm(体積抵抗率約100n
Ω・m、面積抵抗率0.5Ω/□)、真空チャンバー内でスパッタ法により成膜した。その上にスピンコートによって約4μmの紫外線硬化樹脂層を設けた。これに、もう一枚同じ層構成を有する厚さ0.6mmの基板を貼り合わせて相変化型ディスクとした。
線速度におけるクロック周期を設定した。
続いて、上記ディスクが、14m/s及び17.5m/s(DVD線速3.5m/sの4及び5倍速に相当)の高線速で高速消去が可能であることを以下のようにして確認した。即ち、8Tマーク用の分割記録パルスと8Tのマーク間長とからなる繰り返しパターン(8Tパターン)と、3Tマーク用の分割記録パルスと3Tのマーク間長とからなる繰り返しパターン(3Tパターン)とを用いて、オーバーライトを行なった。3Tパターンを9回オーバーライト後、10回目に8Tパターンをオーバーライトして、3T信号のキャリアレベルの低下率をオーバーライト消去比として求めた。DVDと同じ記録密度となるよう線速と基準クロック周期との積を一定として、それぞれのオーバーライト消去比を求めたところ、14m/s及び17.5m/sそれぞれで25dB以上の値が得られた。
s及び16.8m/s(DVD線速3.5m/sの4倍速及び4.8倍速)に対して行なった。4倍速におけるクロック周波数は104.9MHz、クロック周期は9.5nsecであり、4.8倍速におけるクロック周波数は125.9MHz、クロック周期は7.9nsecである。具体的なパルス分割方法は図26に示す通りである。
nが偶数、つまりマーク長がnT=2LT(ただし、Lは2以上の整数)の場合、マークの記録に際して、マークをm=L個の区間に分割し、記録パルス区間αiT及びオフパ
ルス区間βiTにおけるαi及びβiを、
βi-1+αi=2 (2≦i≦m−1)
とし、
一方、nが奇数、つまりマーク長がnT=(2L+1)Tの場合、マークの記録に際して、マークをm=L個の区間に分割し、記録パルス区間αiT及びオフパルス区間βiTにおけるαi及びβiを、
β1'+α2'=2.45
βi-1' +αi'=2 (3≦i≦m−1)
βm-1'+αm'=2.45
とした。この場合、L=2ではβ1'+α2'=2.9とし、αm=1、αm'=αm+0.2=1.2とした。
さらに3Tの場合は、Td1=1.15、α1=1.2、β1=0.8でちょうど3Tマーク長を得た。なお、図25では、記録パルス区間と、オフパルス区間を、それぞれ矩形波の上底及び下底として示している。具体的な区間長は、数字で記載されており、上底及び下底の長さ自体は、区間長に対応して表記されているわけではない。
4.5mWとした。記録パワーPwiもiによらず一定とし9回オーバーライト後のエッ
ジ・ツー・クロックジッタと変調度の記録パワー依存性を測定した。再生は、再生光パワーPr=0.8mW、線速度3.5m/sで行った。いずれの記録線速においても図27の(a)及び(b)に示すように、記録パワー15.0mWにおいてエッジ・ツー・クロックジッタは10%未満、変調度は60%以上を実現している。またRtopは約18%であった。記録パワー15.0mWでオーバーライト依存性を測定したところ、図27の(c)に示すように10000回後でもエッジ・ツー・クロックジッタは11%以下であった。このときRtop及び変調度はオーバーライトによってほとんど変化しなかった。
4倍速及び4.8倍速記録と同様にバイアスパワーを一定Pb=0.5mWとし、消去パワーPeを4.5mWとしたうえで、記録パワーPwiもiによらず一定とし9回オー
バーライト後のエッジ・ツー・クロックジッタと変調度の記録パワー依存性を測定した。図27(a)及び(b)に示すように、記録パワー13.0mWでエッジ・ツー・クロックジッタは8%未満、変調度は57%以上を実現している。Rtopは約18%であった。
記録パワー13.0mWでオーバーライト依存性を測定したところ、図27(c)に示すように、10000回後でもエッジ・ツー・クロックジッタは11%以下であった。このときRtop及び変調度はオーバーライトによってほとんど変化しなかった。
Claims (20)
- 記録媒体に光を照射することによってマーク長変調された情報を複数の記録マーク長により記録するにあたり、一つの記録マークの時間的な長さをnTとしたとき(Tは基準クロック周期であって25ns以下である。nは2以上の自然数である。)、
記録マークの時間的長さnTを、
η1T、α1T、β1T、α2T、β2T、・・・、
αiT、βiT、・・・、αmT、βmT、η2T
(mはパルス分割数である。Σi(αi+βi)+η1+η2=nである。αi(1≦i≦m)は0より大きい実数であり、βi(1≦i≦m−1)は0より大きい実数であり、βmは0以上の実数であり、η1 及びη2 はそれぞれ−2以上2以下の実数である。)の順に分割し、
αiT(1≦i≦m)の時間内においては記録パワーPwiの記録光を照射し、
βiT(1≦i≦m−1)の時間内においては、Pbi<PwiかつPbi<Pwi+1 なるバイアスパワーPbiの記録光を照射し、
少なくとも一つの記録マークの時間的長さについては上記パルス分割数mを2以上とし、かつ、全ての記録マークの時間的長さについてn/m≧1.25を満たし、
nの異なる少なくとも2つの記録マークについて同一分割数mを用いる場合には、β1
,βm-1、βmのうちの少なくとも一つを変更して異なるマーク長を形成し、
そして、mが3以上の場合には、下記(a)〜(d)のいずれかを満たすことを特徴と
する光記録方法。
(a)2≦i≦m−1において、iによらず(αi+βi)を一定とする。
(b)2≦i≦m−1において、iによらず(αi+βi-1)を一定とする。
(c)2≦i≦m−1において、iによらずαiを一定にする。
(d)前記同一の分割数mで形成する少なくとも2つの記録マークの2≦i≦m−1における同一のiにおいては、αiをそれぞれ等しくする。 - 1Tの記録マーク長差を有する2つの記録マークについて同一分割数mを用いる場合には、α1、β1、α2、βm-1、αm、βmの少なくとも2箇所を変更して、前記2つの記録マークを形成する請求項1に記載の光記録方法。
- すべてのn及び1≦i≦mなるiに対して、Pwi、PbiがそれぞれPw、Pbで同一である請求項1又は2に記載の光記録方法。
- αi+βi(2≦i≦m−1)あるいは、βi-1+αi(2≦i≦m−1)が、iによらず2である請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 2≦i≦m−1の全てのiに対して、αi=αc(一定値)である請求項1乃至4のい
ずれか1項に記載の光記録方法。 - 同一の記録媒体に対して、v×Tを一定として複数の線速度vでマーク長変調方式による記録を行うに際し、
2以上のmにおいて、2≦i≦m−1における(αi+βi)を線速によらず一定に保ち、さらに各iにおけるPwi,Pbi、及びPeも線速度によらずほぼ一定に保ち、且つ低線速度ほどαi(2≦i≦m)を減少させる請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光記録方法。 - 同一の記録媒体に対して、v×Tを一定として複数の線速度vでマーク長変調方式による記録を行うに際し、
2以上のmにおいて、2≦i≦mにおける(βi-1+αi)を線速によらず一定に保ち、さらに各iにおけるPwi,Pbi、及びPeも線速度によらずほぼ一定に保ち、且つ低線速度ほどαi(2≦i≦m)を減少させる請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光記録
方法。 - αiT(2≦i≦m−1)を線速度によらずほぼ一定とする請求項6又は7に記載の光
記録方法。 - 前記(d)における、mが3以上となる時間的長さを有する記録マークにおいて、全てのiに対してαiを一定にする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 前記(c)又は(d)において、mが3以上の全てのnにおける2≦i≦m−1のαi
を、nによらず一定とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光記録方法。 - 前記(c)又は(d)において、前記nの異なる少なくとも2つの記録マークにおいて、α1T及びαmTの少なくとも1つが異なる請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 前記(a)における、αm-1+βm-1を他のαi+βi(2≦i≦m−2)とは異なるようにする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 前記(b)における、β1+α2を他のβi-1+αi(3≦i≦m−1)とは異なるようにする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 分割数mが3以上である全ての時間的長さのnTを有する記録マークにおいて、αi(
2≦i≦m−1)を一定にする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光記録方法。 - 分割数mが3以上の全ての時間的長さnTを有する記録マークにおいて、αi+βi(2≦i≦m−1)を一定とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 分割数mが3以上の全ての時間的長さnTを有する記録マークにおいて、αi+βi-1(2≦i≦m−1)を一定とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 前記nの異なる少なくとも2つの記録マークにおいて、(α1+β1)T及び(αm+βm)Tの少なくとも1つが異なる請求項1乃至16のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 前記nの異なる少なくとも2つの記録マークにおいて、(β1+α2)T及び(βm-1+
αm)Tの少なくとも1つが異なる請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光記録方法。 - αi+βi(2≦i≦m−1)あるいは、αi+βi-1(2≦i≦m−1)が、iによらず、1.5、2、2.5である請求項1乃至18のいずれか1項に記載の光記録方法。
- 同一の記録媒体に対して、v×Tを一定として複数の線速度vでマーク長変調方式による記録を行うに際し、
2以上のmにおいて、2≦i≦m−1におけるαiTを線速によらず一定に保ち、さら
に各iにおけるPwi,Pbi、及びPeも線速度によらずほぼ一定に保つ請求項1乃至19のいずれか1項に記載の光記録方法。
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