JPH0785478A - 光学的情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 色素を主成分とするライトワンス型記録媒体
の耐再生光強度を維持しつつ、低記録パワーでの記録が
可能で、より高密度、高速度での記録ができる記録再生
方法を提供することを目的とする。 【構成】 基板上に色素系記録層を設けてなるライトワ
ンス型光学的情報記録媒体を用いた光学的情報記録再生
方法であって、最小記録パワーを測定し、記録は、バイ
アスパワーとして最小記録パワーの１／１０〜１／２の
パワーを印加しつつトータルパワー２０ｍｗ以下の記録
パワーを用いて記録層に物理的変化を生ぜしめることに
よって行い、再生は最小記録パワーの１／１０未満のパ
ワーで行うことを特徴とする光学的情報記録再生方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光学的情報記録再生方法
に関し、大容量光学的情報記録用媒体、特に、記録感度
が２０ｍＷ以下で高感度でありながら、再生光劣化を起
こすことが少ない色素系のライトワンス型媒体を用いた
記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】基板上に形成された薄膜にレーザービー
ムを照射して穴もしくは変形（ピット）を形成するよう
にした光学的記録用媒体として、低融点かつ低熱伝導率
であるために低記録パワーで穴あけ可能なＴｅ薄膜が知
られている（例えばAppl.Phys.Lett.,34(1979)、835ヘ゜ー
シ゛）。

【０００３】さらに、経時安定性を増すためにＴｅにＳ
ｅ、Ｓｂ、Ｃｕなどを添加した合金薄膜やこれら金属を
含有し、さらに、炭素、窒素、弗素、酸素等を含むプラ
ズマ重合膜、反応性スパッタ膜等が用いられている（特
開昭５３−３１１０４公報、特開昭５８−５４３３８公
報、特開昭５７−９８３９４公報、特開昭６２ー２５２
５４３公報、特開昭６３−１６００２７公報、特開昭６
３−９５９８３公報等） また、色素もしくは色素と高
分子化合物の混合物を記録層とする記録媒体も提案され
ている。

【０００４】これらの穴あけ型ライトワンス記録媒体
は、穴あけという物理的に安定な記録状態を用いている
ためエラーレートが増加しにくく、書換不能であるが故
に改ざん不能な記録媒体として高い信頼を得ており、既
に、文書ファイル、画像ファイルとして実用化されてい
る。この穴あけ型ライトワンス媒体は、記録層面を内側
にして２枚の基板を張り合わせ、いわゆるエアーサンド
イッチ構造とすることにより水分の直接の凝縮を防ぐな
どして、実際上１００年以上の保存安定性を達成してい
る（例えば三菱電機技報、66(1992)、43ヘ゜ーシ゛）。ま
た、記録媒体として片面３００Ｍｂｙｔｅは容易に達成
されている。

【０００５】しかしながら、より一層の高密度記録を可
能とするために、ピットの大きさを小さくしても十分な
信号対雑音比（ＳＮ比）が得られること、また、ピット
間隔をより小さくすること、が求められている。ピット
間の間隔を詰めていくと、時間的に引き続いて形成され
る隣合うピット同士が、たとえ空間的に分離されていて
も、先行するピットの形成過程における余熱が後続する
ピットの形成過程に影響を及ぼすという問題、すなわち
熱干渉という問題が生じる。熱干渉効果により後続する
ピットが大きくなったり、その中心位置が前方にずれた
りするが、このようなピットを読みだした場合、いわゆ
るジッターやピークシフトが大きくなり、エラーレート
の増加につながる（例えば尾上守夫監修、「光ディスク
技術」、ラジオ技術社、212ヘ゜ーシ゛）。

【０００６】高密度化のために従来のピット位置記録か
らピット幅記録に変更されつつあるが、ピット幅記録は
よりピット間の熱干渉の影響を受け易い。また、ピット
長記録では、記録パワーの上下１０％程度の変動に対し
て、ピット長が急激に変化しないことが望ましい。熱干
渉効果を抑制する観点からは、記録層材料として熱伝導
率が小さい、色素または色素と高分子化合物を混合した
もの等が優れている。

【０００７】色素媒体はまた、記録パワーの変動に対し
記録ピット長の変化が小さいという特徴もあり、ピット
長記録媒体として有望である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】記録密度を向上させる
ためには、ピット間隔を小さくしピット長記録を行う他
にピット径そのものを小さくする必要がある。ピットの
大きさは、集束された光ビームの径を小さくすること、
また、光ビーム照射領域に生じた温度分布を利用し、中
心部の高温領域だけで穴もしくは変形を生じさせること
により、例えば直径１μｍ以下のピット（穴もしくは変
形）を形成することも可能である。

【０００９】これ以上ピット径を小さくするには、記録
パルスの照射時間ｔwを短くする必要がある。ｔwを短縮
して記録を行うと、より短時間に高パワーを照射しなけ
ればピット形成に必要な温度まで昇温できないが、光源
として通常用いられる半導体レーザー光のパワーにも限
度があり、記録層面に照射されるパワーは現状では２０
ｍＷ程度以下、通常は１５ｍＷ以下である。

【００１０】たとえ、半導体レーザーの高出力化が可能
となっても、高速記録再生の要求に応えるため、ディス
クの回転速度が高速になればなるほど、ピット径を小さ
くするためにｔwをますます短縮する必要があることを
考えあわせると、レーザー光出力の限度から、記録パル
ス幅の短縮には限度がある。現状では、１８００から２
４００ｒｐｍで、数十ナノ秒が限度であろう。

【００１１】一般には記録レーザー波長に対する色素の
吸収係数を大きくすれば記録感度の改善は可能である
が、反射率が低下し、２０％の反射率を得ることさえ困
難になる。以上のような記録感度の問題に加えて、色素
を主成分とするライトワンス媒体ではピット形成のしき
いエネルギーが明確でないため、記録感度をよくすると
再生光の繰り返し照射で容易に記録層が劣化してしまう
という問題がある。

【００１２】たとえば１８００回転で７〜８ｍＷで記録
可能な色素媒体を０．５ｍＷ以下の再生光で繰り返し再
生した場合、１万回程度でノイズレベルが５〜６ｄＢも
増加するということがありうる。そのうえ色素媒体では
色素単層で用いた場合、反射率が２０％以上となること
は稀で、十分な再生光を得るために、再生光パワーを上
げたいが上記再生光劣化の問題から限度があるため、低
反射率の色素を用いることができず選択の幅が限られて
いた。

【００１３】さらに、近年、光ディスクの一層の高密度
化を狙って、６８０ｎｍ等の短波長レーザー光でレーザ
ー光ビームのスポット径を小さくした記録方式が検討さ
れているが、この場合は、単位面積あたりの光エネルギ
ーが増加するため、より一層の耐再生光強度が求められ
る。色素媒体では、高感度で再生光劣化に強い色素媒体
を得ることは難しく、熱伝導率が低い、酸化しにくいと
いうメリットがあるにもかかわらず、短波長対応、高密
度、高速回転のメディアとして実用化するのが甚だ困難
であった。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、色素を主
成分とする記録媒体の記録感度改善と耐再生光強度改善
という一見相矛盾する目的を達成し、高密度かつ高速回
転での記録可能なライトワンス型記録媒体を用いた光学
的情報記録再生方法について鋭意検討した結果、本発明
に到達した。

【００１５】すなわち、本発明は、基板上に色素系記録
層を設けてなるライトワンス型光学的情報記録媒体を用
いた光学的情報記録再生方法であって、最小記録パワー
を測定し、記録は、バイアスパワーとして最小記録パワ
ーの１／１０〜１／２のパワーを印加しつつトータルパ
ワー２０ｍｗ以下の記録パワーを用いて記録層に物理的
変化を生ぜしめることによって行い、再生は最小記録パ
ワーの１／１０未満のパワーで行うことを特徴とする光
学的情報記録再生方法である。

【００１６】本発明に用いる記録媒体は、レーザー光波
長に対して透明な基板上に少なくとも色素を主成分とす
る記録層を設けてなる。基板としてはポリカーボネー
ト、ポリメチルメタクリレート、非晶性ポリオレフィン
等のプラスチック、あるいはガラスが用いられる。基板
上にはレーザー光案内用の溝またはプレピットが設けら
れるのが普通である。

【００１７】記録層としては色素系の記録層、即ち、レ
ーザーによって色素が分解したり、色素と混合された高
分子物が溶融したりしてピットが形成される記録層が用
いられる。色素系記録層中の色素としてはその熱重量ス
ペクトルにおいて、重量減少が開始される温度が２００
℃以上である色素が好適に用いられる。

【００１８】本発明記録方法におけるレーザー光パワー
の変化を図１に模式的に示す。図１は各レーザーの光パ
ワー（縦軸）と照射時間（横軸）の関係を示す図であ
る。図１中Ｐｒは情報の再生あるいはトラッキングのた
めに必要な最小限のレーザー光パワーであって、繰り返
し記録層に照射しても全く変形や変質を生じないことが
望ましい。通常１０⁶回の再生にも耐えられることが要
求される。

【００１９】Ｐｗは記録層に局所的に穴もしくは変形あ
るいは分解を生じせしめてピットを形成するための記録
パワーである。Ｐｂは積極的に記録層を予備加熱するた
めのバイアスパワーで、１回だけの照射では、記録層
に、光学的に読みだし得る物理変化を全く生じさせない
ようなパワーでかつＰｒより十分大きいパワーが選ばれ
る。

【００２０】Ｐｂは記録中にのみ照射されるから、ライ
トワンス型媒体では実質上１回しか記録層に照射されな
い。従って、Ｐｂを繰り返し照射することにより、記録
層が変質することは問題にならないから、記録層にピッ
トを形成しうる最小の記録パワーをＰminとすると、実
際上かなりＰminに近いパワーまで選択することができ
る。

【００２１】Ｐminは、色素系の記録層に再生パワー光
から５ｍＷ単位でパワーを徐々に上げて記録を行い、Ｃ
／Ｎ比が立ち上がった時点のパワーをいう。したがっ
て、少なくともＰｒ＜Ｐｂ＜Ｐmin＜Ｐｗなる条件を満
たしている必要がある。より詳細には各パワーと記録層
熱物性との関係は以下のようになるのが望ましい。以下
では、各パワーＰｒ，Ｐｂ，Ｐmin、Ｐｗに相当する記
録層内の到達温度をそれぞれ、Ｔｒ，Ｔｂ，Ｔmin、Ｔ
ｗと考えて説明を行う。

【００２２】記録層が色素であり、その分解によるガス
生成が記録層を押し退けてピットを形成する場合、Ｔｂ
は色素の分解温度Ｔｄより低くなければならない。ある
いは、記録層が色素と高分子の混合物であり、色素は光
吸収剤として働き、発生した熱により高分子が変形また
は分解してピットを形成する場合、Ｔｂは高分子のガラ
ス転移点Ｔｓまたは分解点Ｔｄより低くなければならな
い。

【００２３】従って、Ｔｂ＜Ｔmin＝Ｔｄ，またはＴｓ
である。一般的に、色素では熱重量スペクトルの重量減
少開始温度として求められるＴｄは３００℃程度であ
り、低分子量のポリマーや架橋性のオリゴマー等の重合
物をバインダーとして混合した場合、Ｔｓは１５０℃程
度である。十分な耐再生光強度を得るためには、たとえ
記録感度が悪化しても、Ｔｄを２００℃以上、Ｔｓを１
００℃以上にするのが望ましい。

【００２４】Ｔｗは十分なピット径を得るため通常はＴ
ｗ＞Ｔminとする。さて、本発明者らの検討によれば、
１０⁶回以上の繰り返し再生による熱的な劣化を抑制す
るには、単にＴｒ＜Ｔminとするだけでは不十分で、十
分なマージンを見込んで、Ｔｒ＜１／１０Ｔmin＜１／
１０Ｔｗとすることが必要である。従って、無バイアス
時の記録パワーＰｗについて、Ｐmin＞１０Ｐｒでなけ
ればならない。

【００２５】このままでは、例えばＰｒ＝１．０ｍＷに
対して、１０ｍＷ以上の記録パワーを必要とし、安価な
半導体レーザーを用いることができない。また、Ｐｗ＝
２０ｍＷ以上という低感度媒体は、耐再生光強度という
観点からは望ましいにもかかわらず、感度が悪すぎて実
用的でないということになり、色素選択の幅を狭くす
る。

【００２６】色素媒体の低感度化は、色素の吸収スペク
トルのピークを若干ずらしてやればよく、これは、ディ
スク特性を支配する色素骨格を変えることなく、付加的
な基を変えることで達成でき、合成の面からは高感度媒
体を選ぶより容易である。また、色素にポリマー等を加
えて希釈することでも低感度化は達成できる。このよう
に低感度色素を採用できれば、色素選択の幅を広げられ
るという利点がある。

【００２７】そこで記録時にバイアスパワーを印可して
記録層の予備加熱を行い、見かけ上記録感度を低下させ
れば、低感度色素を実用的なレーザーパワーで記録でき
る。バイアスパワーＰｂとしては、Ｐｂ＜Ｐminとする
だけでは不十分で、Ｐｂ＜１／２Ｐminまで小さくした
方が、レーザーパワーの変動、ドライブ内の５０℃程度
までの温度上昇に対するマージンがとれる。

【００２８】本発明における記録方法はいわゆるピット
位置記録であってもよいし、ピット長記録であってもよ
い。いずれの場合も本発明記録方法は、ピット径を小さ
くしたり、後続ピットの変形を抑制したりして、ピット
間隔を小さくし高密度化することができるが、特にピッ
ト長記録の場合に著しい改善効果が期待できる。

【００２９】さらに、ピット長記録の場合、Ｐｗを照射
する場合に時間幅ｔwの単一のパルスで照射するのみな
らず、ｔwを分割していくつかのパルスとして照射する
ことにより、ピット形状の改善をはかることも有効であ
る。さらに、ディスクの回転速度を上げる場合、記録パ
ルスの繰り返し周波数を上げ、また、記録パルス幅を縮
めていけば、記録密度を保ったまま、高速記録再生が可
能である。

【００３０】回転速度の上限は、記録に用いる光源のパ
ワーの上限で決まってくるが、本発明の一つの効果であ
る予備加熱効果は回転速度によらず期待でき、同一パワ
ーでより高回転速度まで記録が可能となる。上記記録パ
ワー及びバイアスパワーを予め、指定された位置にプリ
ピットとして射出成形時に転写したり、成膜後記録して
おくことで、媒体の互換性をとることができる。

【００３１】

【実施例】

実施例１及び比較例１ 色素層を記録層とするライトワンス型記録媒体として、
１．３９μｍピッチの同心円状トラックを有するポリカ
ーボネート樹脂基板上に、下記に示す構造のＮｉインド
アニリン系色素をスピンコート法により反射率が２０％
程度になるような膜厚となるよう塗布した。この記録層
の最小記録パワーＰｍｉｎは８ｍＷであった。

【００３２】

【化１】

【００３３】基板を線速７．６ｍ／ｓ（２４００ｒｐ
ｍ、半径３０ｍｍに相当）で回転させ、記録パルス幅を
２０ナノ秒または３０ナノ秒とし、バイアスパワーＰｂ
を１．５ｍＷ、２ｍＷ、２．５ｍＷとし、記録パワーＰ
ｗを変化させ、８Ｔ−３Ｔ信号を繰り返してピット位置
記録を行った。用いたレーザー光は、波長７８０ｎｍ
で、およそ直径１．３ｕｍにまで集束されている。

【００３４】再生光パワーは０．６ｍｗとしたが、この
パワーでは１００万回以上の繰り返し照射に対し、ノイ
ズレベルの上昇、反射率の低下等記録層の劣化は全く生
じなかった。エラーレートに直接影響を及ぼすジッター
を測定した（尾上守夫監修、「光ディスク技術、ラジオ
技術社、212ヘ゜ーシ゛に準拠）。時間３Ｔ及び８Ｔ（Ｔ＝基
準クロック周波数に対する周期）は、現状の５．２５イ
ンチ光ディスクで広く用いられている（２、７）変調符
号でのピット位置記録を行った場合の、最短ピット間隔
及び最長ピット間隔に相当する。

【００３５】基準クロック周期５５ナノ秒は次世代２倍
密度１３０ｍｍ媒体の国際規格（ＥＣＭＡ／ＴＣ３１で
審議中）に準拠した。上記のようなパターンを用いるこ
とにより、最短ピット間隔、３Ｔすなわち熱干渉の観点
から最悪のジッターを測定することができる。実用上こ
の３Ｔパターンのジッターは、３ナノ秒、好ましくは２
ナノ秒であることが必要で、記録パワーは、この低ジッ
ター値が達成できる記録パワー範囲のほぼ中心にとられ
るのが普通である。

【００３６】記録パルス幅を２０ナノ秒または３０ナノ
秒とし、バイアスパワーＰｂを１．５ｍＷ、２ｍＷ、
２．５ｍＷとした場合のジッター及び分解能の記録パワ
ー依存性を図２に示した。比較例として記録パルス幅は
２０または３０ナノ秒でバイアスパワーを再生パワーと
同じ０．６ｍＷ、または非常に大きな３ｍＷとした場合
のジッターの記録パワー依存性を図３に示す。

【００３７】比較例のバイアスパワーが０．６ｍＷの場
合、１０ｍＷ以下ではほとんど記録不可能であった。バ
イアスパワーをゼロに近づけていけば、記録感度はさら
に悪くなり１５ｍＷでも満足すべき振幅の得られる記録
は全く不可能である。最小記録パワーは８ｍＷ程度であ
ったので、これは再生光パワー０．６ｍＷの１０倍以上
である。

【００３８】この媒体に実施例の如くバイアスパワーを
１ｍＷ以上２．５ｍＷ程度まで印加すれば、見かけ上記
録感度は改善され、１０ｍＷ未満での記録も可能であ
る。しかしながら、比較例の如く３ｍＷ以上のバイアス
パワーを印加するとジッターはかえって悪化する。これ
は、記録がパルス上のレーザー光照射で行われるのに対
し、バイアスパワーは連続的に照射されるためである。

【００３９】従ってバイアスパワーは約１ｍＷ以上が有
効でかつバイアスパワー無印加の時の最小記録パワー
（８ｍＷ）の２分の１以下であることが必要であること
がわかる。また、バイアスパワーを１ｍＷ以上３ｍＷ未
満印加したときの、記録パワーはジッターが２ナノ秒以
下になる範囲から考えて、６ｍＷ以上１５ｍＷ未満で記
録可能であり、半導体レーザーでの記録に十分な記録感
度である。

【００４０】比較例２ 色素として重量減少開始温度が約１５０℃である、シア
ニン色素をスピンコート法により基板上に塗布した。実
施例１と同様の記録実験を行った。バイアスパワー０．
５ｍＷで、記録パワー５〜６ｍＷで記録可能であった。
この記録媒体は高感度でありすぎるために、再生光を１
００回ほど照射しただけでノイズレベルが著しく上昇
し、耐再生光強度が不十分であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明記録再生方式を用いることによ
り、色素を主成分とするライトワンス型記録媒体の耐再
生光強度を維持しつつ、低記録パワーでの記録が可能と
なるため、より高密度、高速度での記録が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 各レーザーの光パワー（縦軸）と照射時間
（横軸）の関係を示す図

【図２】 実施例におけるジッター及び分解能の記録パ
ワー依存性を示す図

【図３】 比較例におけるジッター及び分解能の記録パ
ワー依存性を示す図

【符号の説明】

Ｐｗ 記録パワー Ｐｂ バイアスパワー ｔｗ 記録パルス幅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に色素系記録層を設けてなるライ
   トワンス型光学的情報記録媒体を用いた光学的情報記録
   再生方法であって、最小記録パワーを測定し、記録は、
   バイアスパワーとして最小記録パワーの１／１０〜１／
   ２のパワーを印加しつつトータルパワー２０ｍｗ以下の
   記録パワーを用いて記録層に物理的変化を生ぜしめるこ
   とによって行い、再生は最小記録パワーの１／１０未満
   のパワーで行うことを特徴とする光学的情報記録再生方
   法。
2. 【請求項２】 色素系記録層中の色素として、その熱重
   量スペクトルにおいて、重量減少が開始される温度が２
   ００℃以上である色素を用いる請求項１に記載の光学的
   情報記録再生方法。
3. 【請求項３】 色素系記録層が色素と重合物とからな
   り、該重合物はガラス転移点が１００℃以上であるもの
   を用いる請求項１又は２に記載の光学的情報記録再生方
   法。