JPH04310629A - 情報の記録方法および部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザ光等の記録用ビー
ムによって、たとえば映像や音声などのアナログ信号を
ＦＭ変調したものや、たとえば電子計算機のデータや、
ファクシミリ信号やディジタルオーディオ信号などのデ
ィジタル情報を、リアルタイムで記録することが可能な
情報の記録用部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年における情報化社会の発展は著しく
、情報の大容量化が進んでいる一方で、携帯用のラップ
トップ型パソコンなどのような装置の小型化も急速に進
んでいる。記録媒体も磁気ディスクから光ディスクへ、
ディスクサイズも現在の５インチから３．５インチへと
移行している。光ディスクの光ヘッドは、記録・再生系
，焦点信号検出系，トラッキング信号検出系で構成され
ている。

【０００３】トラッキングの方式としては、連続的なト
ラッキングガイド（溝など）を用いる連続サーボ方式と
、ドラフト　　プロポーザル　　ＩＳＯ／ＤＰ９１７１
−２（５ｔｈＤＰ），インフォメーション　　プロセシ
ング　　システムズ−オプティカル　　ディジタルデー
タ　　ディスク−ＩＳＯ／ＴＣ　９７／ＳＣ２３Ｎ１７
９（１９８７年）（ＤＲＡＦＴ　ＰＲＯＰＯＳＡＬ　Ｉ
ＳＯ／ＤＰ９１７１−２（５ｔｈＤＰ），Ｉｎｆｏｒｍ
ａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍｓ−Ｏ
ｐｔｉｃａｌ　ｄｉｇｉｔａｌｄａｔａ　ｄｉｓｋ−Ｉ
ＳＯ／ＴＣ　９７／ＳＣ２３Ｎ１７９（１９８７）に書
かれている、飛び飛びのトラッキングガイドを用いるサ
ンプルサーボ方式とがある。

【０００４】このうち、比較的大容量であり、アクセス
時間も短くできる連続サーボ方式が主流を占めている。 このときのトラッキング用の溝の深さは、トラッキング
誤差信号が一番大きくなる、λ／８ｎ（エネルギービー
ムの波長をλ、記録用部材の基板の屈折率をｎとした時
）にしている。最近では装置の小型化にともない、光ヘ
ッド光学系およびサーボ回路の簡単化や新記録用部材の
開発が必要となってきている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】装置の小型化を行う場
合、トラッキングサーボ方式としては光学系が簡単に構
成できるサンプルサーボ方式を用いるのが有利である。 サンプルサーボ方式では、ディスク上に飛び飛びにトラ
ッキングの目標となるマークが形成されている。このマ
ークは、通常直径１μｍ程度の２つ以上の点からなり、
それらのうち少なくとも２つは記録トラックの進行方向
に少し離れ、記録トラックの中心に対してわずかに右と
左に中心位置をずらして形成されている（ウォブルマー
ク）。

【０００６】トラッキング誤差信号を検出するには、再
生信号を検出するのと同様に、反射光の強度だけを検出
すればよく、前記２つの点による反射率低下が同じ大き
さであれば光スポットは記録トラックの中心にあること
がわかる。このようにサンプルサーボ方式においては、
専用のトラッキング用検出器が不要であり、光学系や回
路が簡単になる。また、これらのトラッキングサーボ用
マーク対とマーク対の間に、ユーザのデータが記録され
るので、データとマークとの判別を正確に行うために、
マークはクロック信号用としても利用される。

【０００７】従来のサンプルサーボ方式によるトラッキ
ングを行う場合、連続サーボ方式と異なってディスク上
にはトラッキング用の溝は形成されていない。溝がある
場合には溝と溝との間の部分（ランド部）から溝へ落ち
こむ傾斜部で、上方から堆積させる保護膜や記録膜や光
反射膜などの膜厚が薄くなり、溝内からランド部への熱
の拡散が制限される。その結果、溝に直角方向の温度分
布は溝内又はランド部で比較的平坦になり、傾斜部で急
激に温度が低下するのでオーバーライト時の消え残りが
減少する。

【０００８】多数回書き換え時の膜の剥離しにくさの面
ではランド部よりも溝内の方が好ましい。しかし、従来
は溝が無いために記録点の大きさが制限されず、必要以
上に大きくなりすぎたり熱の蓄積により記録点の後部の
幅が大きくなる（涙滴状記録点）可能性がある。また消
え残りが大きいという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決し、装置の小型化に対応した記録用部材を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した従来技術におけ
る問題点を解決するために、本発明では、ディスク基板
上にサンプルサーボ用のマークと記録用の溝を形成した
ディスクを用い、トラッキングはサンプルサーボ方式で
行い、記録は記録用の溝内に行う。溝間すなわちランド
部へ記録しても良い。この時はサンプルサーボ用のマー
クもランド部の延長線上へ形成しておく。

【００１１】記録用の溝の形状としては、溝の底は平坦
部分を有しており、溝幅（溝の深さの中間での幅）は記
録膜上に照射されるビームスポットの直径（ビーム強度
が１／ｅ２　になるところの直径）の０．４〜０．６倍
の範囲が好ましく、０．４５〜０．５５　倍の範囲が特
に好ましい。また溝幅とランド（溝と溝との間）幅との
比は１対０．６〜１対１．７の範囲が好ましく、１対０
．８〜１対１．３の範囲が特に好ましい。そして溝の深
さは、半導体レーザの波長をλ、基板の屈折率をｎとす
ると（５λ）／（３２ｎ）以上（１１λ）／（３２ｎ）
以下の範囲が良好であり、（７λ）／（３２ｎ）以上（
９λ）／（３２ｎ）以下の範囲が特に好ましい。本発明
に用いる記録膜としては、高速結晶化が可能な結晶−非
晶質相変化光記録膜や、非晶質−非晶質間変化を利用す
る記録膜、結晶系や結晶粒経の変化などの結晶−結晶間
相変化記録膜および交換結合２層膜型などの光磁気記録
膜が好ましいが他の記録膜を用いてもよい。

【００１２】

【作用】本発明では、トラッキングをサンプルサーボ方
式で行うため光学系が簡単になり、装置が安くなる。ま
た記録を記録用の溝内に行うため記録点の形状の制御が
容易にできる。たとえば、溝形状がＵ字形溝（溝の中心
部分が平坦）であり、溝幅とランド幅とがほぼ同じであ
る場合を考える。

【００１３】まず、記録の溝にレーザ照射により記録を
行う。記録パワーが大きい場合やパルス幅が長い場合は
、熱の蓄積によって記録点の幅がだんだん広がり、涙滴
状の記録点になる。しかし、記録用の溝内に記録を行う
ため、溝の段差による熱拡散の抑制作用により記録トラ
ックに対して直角方向（記録点の幅方向）への記録点の
広がりが押さえられる。すなわち、記録点が涙滴状にな
りにくく、また、溝幅よりも記録点の幅が大きくなるこ
とはないため、従来の溝がないサンプルサーボ方式に比
べて記録点の形状の制御が容易になる。また、記録点の
外周部は大抵の場合結晶粒が大きくて反射率が高い結晶
状態となっており、書き換えを行うとこの結晶部分が消
え残りの原因になることが多い。本発明のディスクを用
いることにより、記録点の幅方向の結晶領域が溝により
制限されて狭くなり、書き換えによる消え残りが小さい
。溝形状がＵ字形溝ではなくＶ字型溝（溝の中心は平坦
ではない）の場合には、溝の側面の表面状態が悪いため
多少ノイズが大きくなる。本発明は、レーザ光照射によ
り既存の情報を消去しながら新しい情報を記録する、い
わゆる１ビームオーバーライトが可能な相変化型光ディ
スク用記録部材に適している。特に、Ｔｅ，Ｓｅ，Ｓの
うちより選ばれる少なくとも１種類の元素を３０〜８５
原子％含有するカルコゲン化物（例えばＩｎ−Ｓｅ，Ｇ
ｅ−Ｓｂ−Ｔｅを主成分とする記録膜）やＩｎ−Ｓｂを
主成分とする記録膜、そしてＴｂ−Ｆｅ−Ｃｏを主成分
とする光磁気記録膜に対して特に有効である。また、こ
れらとは記録原理の異なる記録媒体に本発明を適用する
こともできる。

【００１４】記録用エネルギービームとしてはレーザな
どの光ビームに限らず、記録膜の性質に応じその他電子
ビーム，イオンビームなどのエネルギービームも使用可
能であり、また、記録媒体としてもディスク状のみなら
ずテープ状，カード状などの他の形態の記録媒体が使用
可能である。

【００１５】

【実施例】図１〜図７は、本発明の一実施例の説明図で
ある。

【００１６】最初に、本実施例で用いたディスクのポリ
カーボネイト基板の作製方法について図１を用いて説明
する。まず、光学研磨した厚さ１０ｍｍのガラス基板１
にポジ型ホトレジスト２を塗布し（ａ）、波長４５７．
９ｎｍのアルゴンイオンレーザ光のパワーを情報の信号
に従って変化させることにより記録すなわちカッティン
グを行なう（ｂ）。この時に、サンプルサーボ方式によ
るトラッキング用のマーク対、クロック用のマークの他
に、各セクターの最初にセクターマーク，セクターやト
ラックアドレスなどの情報が入ったアドレスマークなど
を記録し、記録用の溝も記録する。これらの記録方法と
しては、最初の１回転でトラッキング用のマーク対（ト
ラック１周あたり約１０００個）の片側を記録し、次の
１回転でクロック用のマークやアドレスマークや記録用
の溝を記録した。そして次の１回転でトラッキング用の
マーク対のもう一方のマークを記録した。すなわちディ
スク３回転で１本の情報記録トラックを形成したことに
なる。

【００１７】次に、記録された部分（露光部分）３は、
現像液で現像することによって溶解し除去され原盤とな
る（ｃ）。さらに、原盤上にニッケル層４をスパッタリ
ング法で形成する（ｄ）。そしてこのニッケル膜層を電
極としてニッケルめっきを行って厚さ約２００μｍの金
型（ニッケルスタンパ）５を得る（ｅ）。このニッケル
スタンパ５を型として、射出成型によりディスク基板６
を作製した（ｆ）。

【００１８】次に、ディスクの作製方法について詳細に
説明する。図２はディスクの構造断面図の一例を示した
ものである。まずサンプルサーボ用のマークおよび記録
用の溝などを有する直径３．５インチ，厚さ１．２ｍｍ
のポリカーボネイト基板６上にマグネトロンスパッタリ
ング法によって厚さ約１５０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２　
保護層７を形成した。次にＺｎＳ−ＳｉＯ２　保護層６
上にＧｅ１３Ｓｂ３０Ｔｅ５７の組成の記録膜８を約３
０ｎｍの膜厚に形成した。次にＺｎＳ−ＳｉＯ２　中間
層９を約２０ｎｍの膜厚に形成した。さらに、この上に
Ａｌ−Ｃｕ反射層１０を約１００ｎｍ形成した。これら
の膜形成は同一スパッタリング装置内で順次行った。そ
の後、この上に紫外線硬化樹脂層１１を塗布した後、ホ
ットメルト接着剤１２で、同じ構造のもう一枚のディス
クとの密着貼りあわせを行った。

【００１９】次に、記録・再生方法について説明する。 まず、前記Ｇｅ１３Ｓｂ３０Ｔｅ５７記録膜を有する光
ディスクをキセノンフラッシュランプのフラッシュ光照
射によって初期化を行った。これによりディスク全体が
一様に結晶化された。このディスクを１８００ｒｐｍ　
で回転させ、波長８３０ｎｍの半導体レーザから出射さ
れたビームを絞り込みレンズ（開口数：０．５）を通し
て記録膜上に照射し、図３に示した記録波形の読みだし
パワーレベル（Ｐｒ）で自動焦点合わせおよびサンプル
サーボ方式によるトラッキングを行ない、記録する場所
を確認しながらレーザパワーを高いパワーレベル（Ｐｈ
）と中間のパワーレベル（Ｐｍ）の間で情報信号に従っ
て上下させることにより記録を行なった。本実施例では
、図４に示したようにサンプルサーボ用のマーク対１３
によりトラッキングを行い、記録は記録用の溝１４上に
行った。

【００２０】本実施例に用いたディスクは、溝形状はＵ
字形とし、溝深さを０．１４ｎｍ、トラックピッチ（溝
ピッチ）を１．６μｍとした。

【００２１】図５に記録用の溝の幅と重ね書き（オーバ
ーライト）による書き換え時の消去比との関係を示した
。その結果、溝幅が０．６μｍ　よりも狭い場合には消
去比が小さくなることがわかった。これは、溝幅が光ス
ポット径（レーザの波長／絞り込みレンズの開口数：本
実施例の場合は、８３０ｎｍ／０．５＝約１．６μｍ）
に比べて狭いため光スポットの大部分がランド部へ照射
され、溝上でも熱が発生し、溝による記録点の幅制限効
果が小さいことによる可能性が高い。溝幅が０．６μｍ
以上１μｍ以下、すなわちスポット径の３８〜６３％で
あれば、ビットエラーレートが１／１０５以下となる２
６ｄＢ以上であり、溝幅が０．７μｍ以上０．９μｍ以
下ではほぼ３２ｄＢと一定である。溝幅が広すぎても記
録点の幅制限効果が減少することは当然である。

【００２２】次に、記録用の溝幅と１０５　回オーバー
ライト後のＣ／Ｎとの関係を調べた。図６に、その結果
を示した。溝幅が広い場合には低下することがわかった
。 これは、溝幅が広いために記録点内の元素拡散や流動が
起こりやすくなり、それによりＣ／Ｎが小さくなったと
思われる。溝幅が１．０μｍ　以下であれば、Ｃ／Ｎは
ほぼ一定となる。

【００２３】次に、記録用の溝の幅とピットエッジ記録
のエッジシフト量との関係を調べた。結果を図７に示し
た。溝幅が１．０μｍ　よりも広くなると、エッジシフ
ト量が大きくなってくる。これは、記録用の溝が広くな
りすぎると従来のサンプルサーボ用ディスクと同じよう
に蓄熱効果により涙滴状の記録点となる。そのために、
再生信号波形が記録波形とずれることによりエッジシフ
ト量が大きくなったと考えられる。

【００２４】以上各種結果から、本実施例においては、
記録用の溝の幅が０．６〜１．０μｍの範囲において良
好であり、０．７〜０．９μｍの範囲において特に良好
であることがわかった。すなわち、記録膜上に照射され
る光スポット径（本実施例では約１．６μｍ）の０．４
〜０．６倍の範囲において良好であり、０．４５〜０．
５５倍の範囲において特に良好であることを示している
。記録に用いる光源の波長や絞り込みレンズの開口数の
大きさに合わせて溝幅を変えれば、良好な特性が得られ
る。また溝幅とランド幅との比は、１対０．６〜１対１
．７の範囲において良好であり、１対０．８〜１対１．
３の範囲において特に良好であることがわかった。

【００２５】次に、溝形状をＵ字形とし、記録用の溝の
幅を０．８μｍ、溝ピッチを１．６μｍとした場合の、
溝深さと消去比および溝深さと書き換え可能回数との関
係を調べた。ここでは、Ｕ字形の溝上に記録を行い、半
導体レーザの波長をλ（本実施例では８３０ｎｍ）、ポ
リカーボネイト基板の屈折率をｎ（本実施例では１．５
）として各消去比と書き換え可能回数を測定した。以下
に結果を示した。

【００２６】 　　　　　　　　溝の深さ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　消去比　　　　　　　　　書き換え可能回
数　　　　６９ｎｍ（λ／８ｎ）　　　　　　　　　　
２３ｄＢ　　　　　　　　　　　７×１０５回　　　　
８６ｎｍ（５λ／３２ｎ）　　　　　　２６ｄＢ　　　
　　　　　　＞１×１０６回　　１０４ｎｍ（３λ／１
６ｎ）　　　　　　２８ｄＢ　　　　　　　　　＞１×
１０６回　　１２１ｎｍ（７λ／３２ｎ）　　　　　　
３０ｄＢ　　　　　　　　　＞１×１０６回　　１３８
ｎｍ（λ／４ｎ）　　　　　　　　　　３２ｄＢ　　　
　　　　　　＞１×１０６回　　１５６ｎｍ（９λ／３
２ｎ）　　　　　　３２ｄＢ　　　　　　　　　＞１×
１０６回　　１７３ｎｍ（５λ／１６ｎ）　　　　　　
３２ｄＢ　　　　　　　　　　　９×１０５回　　１９
０ｎｍ（１１λ／３２ｎ）　　　　３２ｄＢ　　　　　
　　　　　　３×１０５回　　２０８ｎｍ（３λ／８ｎ
）　　　　　　　　３１ｄＢ　　　　　　　　　　　８
×１０４回溝深さが（５λ）／（３２ｎ）以上でビット
エラーレートが１／１０５　以下となる２６ｄＢ以上の
消去比が確保でき、（７λ）／（３２ｎ）以上で消去比
３０ｄＢ以上と大きくなることがわかった。これは溝内
からランド部への熱の拡散がより制限され、溝に直角方
向の温度分布は溝内又はランド部で比較的平坦になり、
傾斜部で急激に温度が低下するためオーバーライト時の
消え残りが減少したと考えられる。また書き換え可能回
数においては、溝深さが（５λ）／（３２ｎ）以上（９
λ）／（３２ｎ）以下で１×１０６　回以上が得られた
。これらの結果から、溝深さが（５λ）／（３２ｎ）以
上（１１λ）／（３２ｎ）以下の範囲が良好であり、（
７λ）／（３２ｎ）以上（９λ）／（３２ｎ）以下の範
囲が特に好ましいことがわかった。

【００２７】本実施例では、Ｕ字形の溝上に記録を行っ
たが、ランド部へ記録した場合は多数回オーバーライト
時のノイズ増加がやや大きい以外は同様な結果が得られ
た。また、溝形状がＵ字形ではなくＶ字形の溝（溝幅：
０．５μｍ，溝深さ：０．０７μｍ）を有するディスク
を用いて同様な特性を調べたところ、Ｖ字形の溝上では
Ｕ字形の溝上に記録した場合に比べてＣ／Ｎが６ｄＢ、
消去比が５ｄＢ小さいことがわかった。

【００２８】本実施例では原盤上にサンプルサーボ用の
マーク対やアドレスマーク，記録用の溝などを形成する
方法として、アルゴンレーザのビームスポット１個を用
いディスク３回転させることにより１本の記録トラック
を形成したが、ビームスポットを２個用い、１個のスポ
ットによりアドレスマークや記録用の溝などを形成し、
もう１個のスポットでサンプルサーボ用のマーク対のみ
を形成しても良い。もちろんビームスポットを３個用い
てディスク１回転で全てを形成すれば短時間ですむ。ま
た、ＡＯ（音響光学偏光素子）を用い、サンプルサーボ
用のマーク対や記録用の溝などを形成すれば１回転です
む。

【００２９】本実施例では、相変化タイプの光ディスク
用記録媒体を用いたが、光磁気ディスク用記録媒体を用
いても同様な効果があった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、ディスク基板上にサン
プルサーボ用のマークと記録用の溝を設け、トラッキン
グをサンプルサーボ方式により行い、記録を記録用の溝
内に行うことにより、記録点形状の制御性を改善でき、
消え残りを小さくすることができ、書き換え可能回数も
改善できた。また、光学系が簡単化できるため装置が小
型化した場合にも適用でき、かつディスク状のみならず
、カード状などの他の形態の記録用部材にも適用できる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク基板の作製プロセス。

【図２】ディスクの構造断面図。

【図３】記録波形の模式図。

【図４】トラッキング用マーク対と記録用の溝との位置
関係。

【図５】記録用の溝の幅と消去比との関係。

【図６】記録用の溝の幅と１０５回書き換え後のＣ／Ｎ
との関係。

【図７】記録用の溝の幅とエッジシフト量との関係。

【符号の説明】

１…光学研磨ガラス基板、２…ポジ型ホトレジスト層、
３…露光部分、４…ニッケル層、５…ニッケルスタンパ
、６，６′…ポリカーボネイト基板、７，７′…ＺｎＳ
−ＳｉＯ２　保護層、８，８′…Ｇｅ１３Ｓｂ３０Ｔｅ
５７記録膜、９，９′…ＺｎＳ−ＳｉＯ２　中間層、１
０，１０′…Ａｌ−Ｃｕ反射層、１１，１１′…紫外線
硬化樹脂保護層、１２…ホットメルト接着層、１３…サ
ンプルサーボ用のマーク対、１４…記録用の溝、Ｐｈ…
高いパワーレベル（記録）、Ｐｍ…中間のパワーレベル
（消去）、Ｐｒ…低いパワーレベル（再生）。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エネルギービームの照射によって情報の記
   録が可能な記録用部材において、サンプルサーボ用のマ
   ークと記録用の溝を設け、トラッキングをサンプルサー
   ボ方式により行い、記録を記録用の溝内または溝間に行
   うことを特徴とする情報の記録方法および部材。
2. 【請求項２】上記記録用部材において、記録用の溝の底
   は平坦部分を有していることを特徴とする情報の記録方
   法および部材。
3. 【請求項３】上記記録用部材において、記録用の溝の幅
   が、記録膜上に照射するビーム強度が１／ｅ２　になる
   ところの直径の０．４〜０．６倍の範囲であることを特
   徴とする情報の記録方法および部材。
4. 【請求項４】上記記録用部材において、記録用の溝の幅
   と、溝と溝との間部分の幅との比が１対０．６〜１対１
   ．７の範囲であることを特徴とする情報の記録方法およ
   び部材。
5. 【請求項５】上記記録用部材において、記録用の溝の深
   さをｄ、エネルギービームの波長をλ、記録用部材の基
   板の屈折率をｎとした時、記録用の溝の深さｄが、（５
   λ）／（３２ｎ）≦ｄ≦（１１λ）／（３２ｎ）の範囲
   であることを特徴とする情報の記録方法および部材。