JPWO2003025924A1 - 高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置 - Google Patents
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Abstract
青色又はこれより短い波長のレーザ光を用いた高速追記型光記録媒体、これに記録するための光記録方法及び光記録装置。高速追記型光記録対媒体１０は、支持基体１２上に、記録層１８、光透過層２２をこの順で有してなり、記録層１８はＡｌ及びＳｂをそれぞれ主成分とする第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂを積層してなり、青色の波長のレーザ光をレーザ光源２４から、光透過層２２を介して記録層１８に照射して、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂに含まれるＡｌ、Ｓｂが照射により拡散して混合され、この混合によって反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成されるようにしている。このときの記録層１８の厚みは、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされている。
Description
技術分野
この発明は、追記型記録層を有する光記録媒体、特に高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置に関する。
背景技術
近年、高密度高速記録が可能な光記録媒体が求められていて、その１つとして、青色波長のレーザ光による記録／再生ができる光記録媒体が検討されている。
更に、このような青色波長のレーザ光を利用した光記録媒体のうちＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）タイプの光記録媒体あるいはＲＷ（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）タイプの光記録媒体が提案されているが、青色波長よりも短い波長のレーザ光により高速記録ができる追記型光媒体は提案されていない。
これは、従来、追記型光記録媒体の記録層として有機色素を塗布したものが普及しているが、この有機色素では、高速記録を行うために記録感度が不十分であり、又記録密度を上げるためにレーザ光の波長を短くしていくと、特に青色以下の短い波長のレーザ光に対応できる色素の合成が難しいからである。
又、記録層に相変化材料を用いた青色波長のレーザ光による高速記録は提案されているが、追記型のものはなかった。
更に無機材料により記録層を形成したものがあるが、これらは高速記録が不向きであったり、記録状態の保存信頼性が不十分であったり、再生耐久性が乏しい等の問題点が多く、いずれの場合も高速追記型光記録に適していないという問題点があった。
発明の開示
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、無機材料を用い、青色波長以下の短い波長のレーザ光により高速追記型光記録が可能であって、長期保存信頼性、高い再生耐久性を有する高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置を提供することを目的とする。
上記目的は、次のような本発明により達成される。
（１）支持基体上に、少なくとも、記録層、光透過層がこの順で形成されてなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、且つ、青色又はこれより短い波長のレーザ光が、前記光透過層側より照射されることにより、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされると共に、前記記録層の厚みが３〜５０ｎｍとされ、前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍ、このレーザ光の照射に用いる対物レンズの開口数が０．８以上のレンズ系を用いたシステムにより、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
（２）前記副記録層の厚みが１〜３０ｎｍとされたことを特徴とする（１）の高速追記型光記録媒体。
（３）前記光透過層の厚みを５０〜１５０μｍとしたことを特徴とする（１）又は（２）の高速追記型光記録媒体。
（４）前記副記録層のうち少なくとも１層はＡｌを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ａｌを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｓｂを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＡｌとＳｂが拡散して混合するようにされたことを特徴とする（１）、（２）又は（３）の高速追記型光記録媒体。
（５）１、２、又は３において、前記副記録層のうち少なくとも１層はＳｉを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ｓｉを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｃｕを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＳｉとＣｕが混合するようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
（６）前記副記録層のうち少なくとも１層における主成分金属と、この副記録層に隣接して設けられた、他の少なくとも１層における、主成分金属とは、Ａｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｇｅ、Ｃｕ／Ｇｅ、Ａｇ／Ｇｅ、Ｚｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｇｅのうち、いずれかの組合せから選択され、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される２つの主成分金属が混合するようにされたことを特徴とする（１）、（２）又は（３）の高速追記型光記録媒体。
（７）支持基体上に、少なくとも反射層、記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体における前記記録層に、前記光透過層側よりレーザ光を照射して記録マークを形成する光記録方法であって、前記レーザ光は、青色又はこれより短い波長とされ、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属を拡散して混合させ、この混合により、反射率を不可逆的に変化させて記録マークを形成し、且つ、この記録転送速度を３５Ｍｂｐｓ以上としたことを特徴とする光記録方法。
（８）前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍとし、このレーザ光を、厚み５０〜１５０μｍの前記光透過層側より開口数０．８以上の対物レンズにより、前記記録層に照射することを特徴とする（７）の光記録方法。
（９）青色を含む、これより短い波長のレーザ光を射出するレーザ光源と、支持基体上に、少なくとも記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体の前記記録層に前記レーザ光源からレーザ光を導いて、前記光透過層側より前記記録層に集光させる記録光学系と、前記光記録媒体を支持し、且つ、前記レーザ光の集光位置に対して相対的に移動させる光記録媒体駆動装置と、を有してなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、青色又はこれより短い波長のレーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされ、前記レーザ光の照射エネルギー、前記光記録媒体の相対移動速度、前記記録層の厚みは、前記レーザ光により、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録装置。
（１０）前記レーザ光の波長は２００〜４５０ｎｍ、前記記録光学系における対物レンズの開口数は０．８以上とされたことを特徴とする（９）の高速追記型光記録装置。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明の実施の形態の例に係る高速追記型光記録媒体（以下光記録媒体）１０は、支持基体１２上に、反射層１４、第２誘電体層１６、記録層１８、第１誘電体層２０、及び、光透過層２２をこの順で設けたものであり、記録用のレーザ光源２４から波長２００〜４５０ｎｍ、例えば４０５ｎｍの青色のレーザ光を、光透過層２２を通して前記記録層１８に照射することによって、照射領域の反射率を変化させ、これを記録マークとするようにしたものである。
前記記録層１８は、Ａｌを主成分とする第１副記録層１８Ａと、Ｓｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂとを積層して構成したものであり、この積層記録層に記録光としての青色レーザ光を照射すると、照射領域において、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂに含有される前記主成分金属であるＡｌとＳｂが拡散して混合し、この混合により生じる反応生成物が、照射領域の反射率を変化させ、これが記録マークとなるようにされている。このような２つの主成分金属が拡散して混合する反応は不可逆的であるため、この記録層１８は追記型の光記録が可能となる。
前記支持基体１２は、例えば１．１ｍｍの厚さのポリカーボネートからなり、又、前記反射層１４は、スパッタリング法等により前記支持基体１２上に、例えば銀合金の層を形成したものであり、その厚さは１０〜２００ｎｍ程度とされている。
前記第１及び第２誘電体層１６、２０は、共にＺｎＳ−ＳｉＯ２ターゲット（ＺｎＳ：８０モル％、ＳｉＯ２：２０モル％）を用いてスパッタリング法により形成したものであり、第２誘電体層１６は厚さ５〜２００ｎｍで前記反射層１４上に、又第１誘電体層２０は厚さ５〜２００ｎｍで、前記記録層１８を、第２誘電体層１６と共に挟み込むようにして設けられている。
前記光透過層２２は、第１誘電体層２０上にスピンコート法により形成したり、予め形成されたシート状部材を接着するものであり、例えば厚みが１００μｍ程度の紫外線硬化樹脂層やポリカーボネートシートからなっている。
前記記録層１８の厚みは３〜５０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍとする。これは、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂを構成する主成分金属であるＡｌとＳｂあるいはその合金が、記録層１８に、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を照射したとき、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度により混合して記録マークが形成されて、記録可能なように選択する（詳細後述）。
ここで言う記録転送速度３５Ｍｂｐｓとは、（１，７）ＲＬＬの変調方式で、チャンネルビット長を０．１２μｍ、記録線速度５．３ｍ／ｓ、チャンネルクロック６６ＭＨｚ、フォーマット効率を８０％としたときの効率考慮の記録転送速度である。
なお、前記光透過層２２及び第１誘電体層２０の厚みは、前記レーザ光源２４からのレーザ光を記録層１８に照射させる対物レンズ２６の開口数（ＮＡ）を０．８５としたとき、青色レーザ光が記録層１８に集光され得るように選択される。
又、前記第２及び第１誘電体層１６、２０は、酸化物、硫化物、窒化物、フッ化物、炭化物、これらの混合物等の各種誘電体材料からなり、前記記録層１８を、水蒸気やその他のガスから保護するものである。又、これらの誘電体層は、記録層１８における光記録前後での反射率差を干渉光を用いることにより大きくすることが可能であり、材料の種類及び厚さは、光記録媒体１０の光学的設計及び熱的設計に応じて適宜決定される。
又、前記記録層１８を構成する第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂは、前述のように、Ａｌ及びＳｂを主成分金属としていて、この主成分金属だけを含有してもよいが、他の元素が添加されていてもよい。
この場合、各副記録層における主成分金属の含有量は、好ましくは８０原子％以上、より好ましくは９０原子％以上である。副記録層中における主成分金属の含有量が少なすぎると、記録マークの熱的安定性を十分に高くすることが困難となる。
Ａｌを主成分とする第１副記録層１８Ａに添加される元素としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ等の耐食性を向上させる金属元素の少なくとも１種が好まく、Ｓｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂに添加される元素としては、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂの各族に属する元素の少なくとも１種が好ましい。但し、第２副記録層１８ＢはＳｂだけから構成されることが最も好ましい。
更に、前記記録層１８は、第１副記録層１８Ａと第２副記録層１８Ｂとを直接接触させているが、これは、他の元素を主成分とする介在層（図示省略）を両者の間に存在させてもよい。
介在物のための他の元素としては、前記第１副記録層１８Ａ又は第２副記録層１８Ｂにおいて添加元素として用いられる各元素の少なくとも１種が挙げられる。又、介在層は融点が５００〜１０００℃の範囲内にある化合物から構成されていてもよい。この介在層の厚さは、好ましくは５ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以下であり、介在層が厚すぎると、ＡｌとＳｂとの混合が妨げられることがある。
又、前記第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂにおける主成分金属の融点は、共に５５０℃以上であることが好ましい。融点の低い主成分金属を含有する副記録層が存在すると、再生時及び高温環境下での保存時に、固相反応による拡散が進行してしまうため、再生耐久性及び保存信頼性が低下する。
上記のように、２つの副記録層を積層して形成された記録層１８は、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの融点未満の温度においても固相反応により拡散を生じさせて反射率を変化させることが可能である。例えば、Ａｌ及びＳｂを主成分金属とする組合せでは、４００℃以上且つ融点未満の温度で十分な固相反応を生じさせることができる。
但し、高速で記録するためには、拡散速度が速い液相反応による拡散を利用することが好ましいので、記録光を照射した時に、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの少なくとも一方が溶融することが好ましく、全ての副記録層が溶融することがより好ましい。
その場合に、記録感度を高くするためには、主成分金属の融点が、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの少なくとも１層において、好ましくは両方において、１０００℃以下であることが望ましい。なお、前記のようにＡｌとＳｂとは融点が近いため、両副記録層１８Ａ、１８Ｂを同時に溶融させることは容易である。
又、高速記録を行うためには、各副記録層に含有される主成分金属の融点が互いに近いことが好ましく、具体的には、各副記録層の融点が幅２００℃以下の温度域、特に幅１００℃以下の温度域内に収まっていることが好ましい。
記録時の反応が、各主成分金属の融点未満の温度で進行する場合であっても、各主成分金属の融点が近ければ、両副記録層を活性な状態とすることができるため、比較的速い速度で進行する。前記のようにＡｌとＳｂとは融点が十分に近い。
この実施の形態の例に係る光記録媒体１０において、前記第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの主成分金属は、記録マーク中において混合された状態となっていて、金属間化合物として存在するか、金属間化合物を生成しなくても、少なくとも主成分金属同士が結合した状態の混合物として存在すると考えられる。
例えば、Ａｌを主成分とする第１副記録層１８ＡとＳｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂとからなる記録層１８の場合、金属間化合物であるＡｌＳｂが生成していると考えられる。但し、ＡｌＳｂのような金属間化合物は、結晶成長している必要はなく、電子線回折によって検出できない程度の微結晶状態であっても、記録ができる。
又、上記記録層１８に形成された記録マーク中の反応生成物の熱安定性が、記録前において、単に第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂが積層された未記録状態での熱安定性より高くなることが本発明の特徴である。
具体的には、記録マークが既に形成されている記録層１８に、記録マークの形成が可能なパワーレベルの記録光（レーザ光）を照射したとき、記録層１８における混合が生じていない領域では、前記混合が生じて反射率が変化し、一方、既に記録マークが形成されている領域では、記録光の照射により反射率が変化しないことを意味する。
ここで、Ａｌの融点は６６０℃、Ｓｂの融点は６３１℃であり、両者共に単体で熱的に十分に安定であり、しかもレーザ光照射による溶融が可能である。又、ＳｂとＡｌとの反応により、それぞれの単体よりも融点が十分に高く、低温と高温とで結晶構造が変化しない安定な金属間化合物ＡｌＳｂ（融点：１０６０℃）が生成し得る。
前記光記録媒体１０は、記録後に高温環境下で保存しても、前記反応生成物からなる記録マークが変化し難く安定である。形成された記録マークを読み出す際には比較的低いパワーの再生用レーザ光を照射するが、その照射領域では記録層１８の温度が数十℃程度上がってしまう。熱安定性の低い記録マークでは再生によって、特に繰り返し再生によって記録マークが変化してしまうが、この光記録媒体１０では再生によって記録マークは変化し難く、再生耐久性に優れている。
又、本発明の光記録媒体１０における記録マークの熱安定性が高いため、記録時に隣接トラックの記録マークを消してしまう現象（クロスイレーズ）が実質的に生じない。そのため、記録トラックピッチを狭くすることができるので高密度記録に有効である。
これに対して組成の相違する２層の金属層をレーザ光によって瞬時に加熱して拡散させ、この拡散によって生成する生成物が非平衡状態である場合、例えば生成物が共融混合物や準安定構造を持つ場合には、加熱により、あるいは室温での長期間保存により平衡状態への状態変化（例えば相分離）が生じる。そのため、非平衡状態の生成物からなる記録マークは、本発明における光記録媒体１０における記録マークに比べて、熱安定性が著しく低くなり、再生耐久性及び保存信頼性が悪い。
前記記録層１８の厚さ、即ち第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの合計厚さは、３〜５０ｎｍ、特に５〜２０ｎｍであることが好ましい。記録層１８が薄すぎると、記録前後において、記録マークにおける十分な反射率差を確保することが困難であり、一方、記録層１８が厚すぎると、その熱容量が大きくなるために記録感度が低下してしまう。
なお、記録層を厚くしていくと、ある程度は反射率が増加するが、用いる金属薄膜材料の持つ反射率の限界があり、あまりに厚くしようとしても、材料の増加や、製造タクト時間の増加等へ悪影響になる。更には、後述の実施例３、図４のように厚い記録層に対してはそれなりのレーザパワーが必要であり、仮に記録したとしても、記録層の深さ方向での記録マークの拡散混合ムラが発生し、得られる信号品質に悪影響を与えてしまう。以上の理由により記録層の最大厚さは５０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍとなる。
前記各副記録層の厚さは、１〜３０ｎｍ、特に２〜２０ｎｍであることが好ましい。副記録層が薄すぎると、記録前後において十分な反射率差を確保することが難しく、一方、厚すぎると副記録層を積層した記録層１８の熱容量が大きくなって、記録感度が低下してしまう。
各副記録層の厚さは、熱安定性が高く、且つ反射率差の大きい記録マークが形成されるように適宜決定すればよい。例えば、Ａｌ主成分の副記録層とＳｂ主成分の副記録層とを組み合わせる場合、ＡｌとＳｂとが１：１で結合した金属間化合物が生成すると考えられるので、記録層１８中におけるＡｌとＳｂとの比率（原子比）が１：１から大きく外れないように、各記録層の厚さを設定することが好ましい。
次に、以下本発明の実施の形態の第２例を詳細に説明する。
この実施の形態の第２例の光記録媒体４０は、第２図に示されるように、前記実施の形態の第１例に係る光記録媒体１０と同様の構成であり、支持基体１２上に、反射層１４、第２誘電体層１６、記録層４８、第１誘電体層２０、及び、光透過層２２をこの順で設けたものであり、記録用のレーザ光源２４から波長２００〜４５０ｎｍ、例えば４０５ｎｍの青色のレーザ光を、光透過層２２を通して前記記録層４８に照射することによって、照射領域の反射率を変化させ、これを記録マークとするようにしたものである。
前記記録層４８は、前記記録層１８と異なり、Ｓｉを主成分とする第１副記録層４８Ａと、Ｃｕを主成分とする第２副記録層４８Ｂとを積層して構成したものであり、この積層記録層に記録光としての青色レーザ光を照射すると、照射領域において、第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂに含有される前記主成分金属であるＳｉとＣｕが混合し、照射領域の反射率を変化させ、これが記録マークとなるようにされている。このような２つの主成分金属が混合する反応は不可逆であるため、この記録層４８は追記型の光記録が可能となる。
前記支持基体１２、前記第１及び第２誘電体層２０、１６、前記光透過層２２の構成は前記光記録媒体１０におけると同様であり、説明を省略する。
前記記録層４８の厚みは前記記録層１８と同様に、３〜５０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍとする。
また、前記光透過層２２及び第１誘電体層２０の材料の種類及び厚さも、光記録媒体１０におけると同様に決定される。
更に、前記記録層４８を構成する第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂは、前述のように、Ｓｉ及びＣｕを主成分金属としていて、この主成分金属だけを含有してもよいが、他の元素が添加されていてもよい。
この場合、第１副記録層４８ＡにおけるＳｉの含有量は、好ましくは８０原子％以上、より好ましくは９０原子％以上であり、実質的にＳｉのみから構成されることが最も好ましい。副記録層中における主成分金属であるＳｉの含有量が少なすぎると、記録マークの反射率変化が小さくなり、Ｃ／Ｎの低下、ジッターの変化をまねく。
又、ＳｉとＣｕを主成分金属としている場合、第２副記録層４８Ｂでは、Ｃｕのみでは保存信頼性が低下するので、他の元素を添加するのが好ましい。添加量はＣｕの含有量を越えなければ特に限定されるものではないが、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１種が好ましく、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｍｇなどが、耐食性向上の観点からさらに好ましい。特に原子％で５≦Ａｌ＜４５、２≦Ｚｎ＜４５、５≦Ｍｇ＜３０、５≦Ａｕ＜４５、２≦Ｓｉ、＜３０が好ましい。
Ｓｉを主成分とする第１副記録層４８Ａに添加される元素としては、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂの各族に属する元素の少なくとも１種が好ましく、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１種が好ましく、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｍｇなどが、耐食性向上の観点からさらに好ましい。
更に、前記記録層４８は、第１副記録層４８Ａと第２副記録層４８Ｂとの間に他の元素を主成分とする介在層を存在させてもよいこと、介在物のための他の元素、厚さも光記録媒体１０におけると同様である。
この実施の形態の例に係る光記録媒体４０において、前記第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂの主成分金属は、記録マーク中において混合された状態となってる。
この光記録媒体４０も、記録後に高温環境下で保存しても、前記反応生成物からなる記録マークが変化し難く安定であり、繰り返し再生によって記録マークは変化し難く、再生耐久性に優れ、又、記録時におけるクロスイレーズが実質的に生じないため、記録トラックピッチを狭くすることができるので高密度記録に有効である。
更に、前記記録層４８の厚さ、即ち第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂの合計厚さについても、光記録媒体１０におけると同様である。
なお、前記第１及び第２副記録層における主成分金属は、Ａｌ／ＳｂあるいはＳｉ／Ｃｕの組合せとされているが、これらの主成分金属の組合せは、Ａｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｇｅ、Ａｇ／Ｇｅ、Ｚｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｇｅのうちいずれかの組合せから選択してもよい。これらのいずれの組合せでもＡｌ／ＳｂあるいはＳｉ／Ｃｕの組合せに準じた作用、効果を得ることができた。
なお、上記実施の形態の例に係る光記録媒体１０において、記録層１８は第１及び第２誘電体層１６、２０の間に設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、必ずしも、片側又は両側に誘電体層を設ける必要はない。
又、記録層１８は第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂから構成されているが、これは、少なくとも２層の副記録層からなるものであればよく、副記録層は３層以上であってもよく、どちらの副記録層が入射光側にあってもよい。
更に、前記光透過層２２は、記録層１８を保護し、記録再生光を透過すればよく、その材料は紫外線硬化樹脂やポリカーボネート等のシート部材に限定されるものでない。
また、上記実施の形態の例に係る光記録媒体１０では、銀合金からなる反射層を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必ずしも反射層を用いる必要はない。また反射層材料としては、記録再生光を反射すればよく、金属（半金属を含む）膜や誘電体多層膜などから構成すればよい。
次に、上記のような高速追記型光記録媒体１０（又は４０）に情報を記録する方法及びそのための光記録装置について説明する。
図２は、本発明の実施の形態の例に係る光記録装置３０を示すものであり、ディスク状の光記録媒体１０を回転駆動するためのモータ３２と、前記レーザ光源２４と、このレーザ光源２４を駆動するためのレーザドライバ３４と、前記レーザ光源２４及び対物レンズ２６を含んで構成され、レーザ光の、前記記録層１８上での照射位置を制御するための光学式ヘッド３６と、前記レーザドライバ３４、モータ３２、光学式ヘッド３６を制御するための制御装置３８と、を備えて構成されている。
前記レーザ光源２４は、制御装置３８により、レーザドライバ３４を介して、所定の情報に対応してレーザ光を出射するようにされている。
又、光学式ヘッド３６は、光記録媒体１０に形成されている記録トラックに追従して対物レンズ２６を移動させ、光記録媒体１０の記録層１８を、モータ３２の回転に従って移動して順次照射できるようにされている。
ここで、制御装置３８は、前記モータ３２の速度及びレーザ光源２４から出射されるレーザ光を、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録できるように、モータ３２、レーザドライバ３４及び光学式ヘッド３６を制御するようにされている。
なお、上記実施の形態の例において（レーザ光源２４は、波長４０５ｎｍの青色波長光を出射するものであるが、本発明は、青色波長光よりも短い波長のレーザ光を用いる場合について適用されるものであり、例えば紫色の波長光を用いる場合であってもよい。上記実施の形態の例において、対物レンズ２６は、開口数０．８５の２群対物レンズであるが、本発明は開口数０．８以上の対物レンズに適用されるものである。又、本発明は、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で用いられる高速追記型光記録媒体及び光記録方法、光記録装置について適用されるものである。
［実施例１］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、特性評価を行った。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す。
反射層１４：銀合金５０ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：８０ｎｍ 第２誘電体１６：９５ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％） ４ｎｍ
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ６ｎｍ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体１０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４ｍＷ ジッタ７．５％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．５ｍＷ ジッタ８．６％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
［実施例２］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、光記録媒体の記録前後の反射率を評価をした。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す（反射層はなし）
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：６０ｎｍ 第２誘電体１６：７０ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％）
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ
第１副記録層１８Ａの厚みと第２副記録層１８Ｂの厚みの比を１：１．５として、記録層の膜厚を０〜２１ｎｍの範囲で変化させ、前記光記録装置により記録を行い、この時の記録前後の反射率を前記光記録装置により評価した。
結果を図３に示す。
この図３から分かるように記録層の厚みが３ｎｍ以上であれば、反射率差が３％以上あり、信号として検出することが可能であるが、３ｎｍ未満では反射率差が小さく、信号品質が悪く、信号の検出が難しくなる。
［実施例３］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、光記録媒体の記録可能なレーザパワー（反射率が変化し始めるレーザパワー）を測定した。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す（反射層はなし）
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：６０ｎｍ 第２誘電体１６：７０ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％）
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）の最大マーク８Ｔの単一信号
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
光記録装置により、記録を行い、反射率変化が１％以上となった記録パワーを記録可能なレーザパワーとした。
その結果を図４に示す。
［実施例４］
反射層１４：銀合金１００ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：２５ｎｍ 第２誘電体１６：２８ｎｍ
第１副記録層４８Ａ：Ｓｉ ５ｎｍ
第２副記録層４８Ｂ：Ｃｕ ５ｎｍ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）、２１．２ｍ／ｓ（１４０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体４０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４．０ｍＷ ジッタ７．７％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．２ｍＷ ジッタ７．８％
１４０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．６ｍＷ ジッタ８．９％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
［実施例５］
反射層１４：銀合金１００ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：２３ｎｍ 第２誘電体１６：２８ｎｍ
第１副記録層４８Ａ：Ｓｉ ５ｎｍ
第２副記録層４８Ｂ：ＣｕＡｌＡｕ ５ｎｍ（６４：２３：１３ａｔ％）
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）、２１．１ｍ／ｓ（１４０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体４０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４．０ｍＷ ジッタ６．７％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．２ｍＷ ジッタ７．５％
１４０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．５ｍＷ ジッタ８．８％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
なお、光記録装置３０では１５ｍＷ以上のレーザを発振できないため、記録層厚みが６０ｎｍのサンプルには記録することができなかった。
光記録装置で青色レーザの発振が可能な出力は、現状１５ｍＷ未満であるため、青色レーザを用いた光記録装置で３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録を行うためには、記録層の厚みを５０ｎｍ以下にする必要がある。
又、記録層の厚みが２０ｎｍ以下であれば、量産が検討されている出力が１０ｍＷ以下の青色レーザを用いても、３５Ｍｂｐｓ以上（７０Ｍｂｐｓ）でも可能となり、青色レーザを用いた高速追記型記録媒体に適している。
産業上の利用の可能性
本発明は上記のように構成したので、青色又はこれより短い波長のレーザ光を用いて、高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置を達成することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の形態の第１例に係る高速追記型光記録媒体を模式的に拡大して示す断面図である。
第２図は本発明の実施の形態の第２例に係る高速追記型光記録媒体を模式的に拡大して示す断面図である。
第３図は同高速追記型光記録媒体に光記録をするための光記録装置を示すブロック図である。
第４図は本発明の実施例２の光記録媒体における光記録前後の反射率と記録層の厚みとの関係を示す線図である。
第５図は本発明の実施例３の光記録媒体における記録可能なレーザパワーと記録層の厚みとの関係を示す線図である。
この発明は、追記型記録層を有する光記録媒体、特に高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置に関する。
背景技術
近年、高密度高速記録が可能な光記録媒体が求められていて、その１つとして、青色波長のレーザ光による記録／再生ができる光記録媒体が検討されている。
更に、このような青色波長のレーザ光を利用した光記録媒体のうちＲＯＭ（ｒｅａｄ ｏｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）タイプの光記録媒体あるいはＲＷ（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）タイプの光記録媒体が提案されているが、青色波長よりも短い波長のレーザ光により高速記録ができる追記型光媒体は提案されていない。
これは、従来、追記型光記録媒体の記録層として有機色素を塗布したものが普及しているが、この有機色素では、高速記録を行うために記録感度が不十分であり、又記録密度を上げるためにレーザ光の波長を短くしていくと、特に青色以下の短い波長のレーザ光に対応できる色素の合成が難しいからである。
又、記録層に相変化材料を用いた青色波長のレーザ光による高速記録は提案されているが、追記型のものはなかった。
更に無機材料により記録層を形成したものがあるが、これらは高速記録が不向きであったり、記録状態の保存信頼性が不十分であったり、再生耐久性が乏しい等の問題点が多く、いずれの場合も高速追記型光記録に適していないという問題点があった。
発明の開示
この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、無機材料を用い、青色波長以下の短い波長のレーザ光により高速追記型光記録が可能であって、長期保存信頼性、高い再生耐久性を有する高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置を提供することを目的とする。
上記目的は、次のような本発明により達成される。
（１）支持基体上に、少なくとも、記録層、光透過層がこの順で形成されてなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、且つ、青色又はこれより短い波長のレーザ光が、前記光透過層側より照射されることにより、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされると共に、前記記録層の厚みが３〜５０ｎｍとされ、前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍ、このレーザ光の照射に用いる対物レンズの開口数が０．８以上のレンズ系を用いたシステムにより、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
（２）前記副記録層の厚みが１〜３０ｎｍとされたことを特徴とする（１）の高速追記型光記録媒体。
（３）前記光透過層の厚みを５０〜１５０μｍとしたことを特徴とする（１）又は（２）の高速追記型光記録媒体。
（４）前記副記録層のうち少なくとも１層はＡｌを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ａｌを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｓｂを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＡｌとＳｂが拡散して混合するようにされたことを特徴とする（１）、（２）又は（３）の高速追記型光記録媒体。
（５）１、２、又は３において、前記副記録層のうち少なくとも１層はＳｉを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ｓｉを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｃｕを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＳｉとＣｕが混合するようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
（６）前記副記録層のうち少なくとも１層における主成分金属と、この副記録層に隣接して設けられた、他の少なくとも１層における、主成分金属とは、Ａｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｇｅ、Ｃｕ／Ｇｅ、Ａｇ／Ｇｅ、Ｚｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｇｅのうち、いずれかの組合せから選択され、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される２つの主成分金属が混合するようにされたことを特徴とする（１）、（２）又は（３）の高速追記型光記録媒体。
（７）支持基体上に、少なくとも反射層、記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体における前記記録層に、前記光透過層側よりレーザ光を照射して記録マークを形成する光記録方法であって、前記レーザ光は、青色又はこれより短い波長とされ、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属を拡散して混合させ、この混合により、反射率を不可逆的に変化させて記録マークを形成し、且つ、この記録転送速度を３５Ｍｂｐｓ以上としたことを特徴とする光記録方法。
（８）前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍとし、このレーザ光を、厚み５０〜１５０μｍの前記光透過層側より開口数０．８以上の対物レンズにより、前記記録層に照射することを特徴とする（７）の光記録方法。
（９）青色を含む、これより短い波長のレーザ光を射出するレーザ光源と、支持基体上に、少なくとも記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体の前記記録層に前記レーザ光源からレーザ光を導いて、前記光透過層側より前記記録層に集光させる記録光学系と、前記光記録媒体を支持し、且つ、前記レーザ光の集光位置に対して相対的に移動させる光記録媒体駆動装置と、を有してなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、青色又はこれより短い波長のレーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされ、前記レーザ光の照射エネルギー、前記光記録媒体の相対移動速度、前記記録層の厚みは、前記レーザ光により、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録装置。
（１０）前記レーザ光の波長は２００〜４５０ｎｍ、前記記録光学系における対物レンズの開口数は０．８以上とされたことを特徴とする（９）の高速追記型光記録装置。
発明を実施するための最良の形態
以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
図１に示されるように、本発明の実施の形態の例に係る高速追記型光記録媒体（以下光記録媒体）１０は、支持基体１２上に、反射層１４、第２誘電体層１６、記録層１８、第１誘電体層２０、及び、光透過層２２をこの順で設けたものであり、記録用のレーザ光源２４から波長２００〜４５０ｎｍ、例えば４０５ｎｍの青色のレーザ光を、光透過層２２を通して前記記録層１８に照射することによって、照射領域の反射率を変化させ、これを記録マークとするようにしたものである。
前記記録層１８は、Ａｌを主成分とする第１副記録層１８Ａと、Ｓｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂとを積層して構成したものであり、この積層記録層に記録光としての青色レーザ光を照射すると、照射領域において、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂに含有される前記主成分金属であるＡｌとＳｂが拡散して混合し、この混合により生じる反応生成物が、照射領域の反射率を変化させ、これが記録マークとなるようにされている。このような２つの主成分金属が拡散して混合する反応は不可逆的であるため、この記録層１８は追記型の光記録が可能となる。
前記支持基体１２は、例えば１．１ｍｍの厚さのポリカーボネートからなり、又、前記反射層１４は、スパッタリング法等により前記支持基体１２上に、例えば銀合金の層を形成したものであり、その厚さは１０〜２００ｎｍ程度とされている。
前記第１及び第２誘電体層１６、２０は、共にＺｎＳ−ＳｉＯ２ターゲット（ＺｎＳ：８０モル％、ＳｉＯ２：２０モル％）を用いてスパッタリング法により形成したものであり、第２誘電体層１６は厚さ５〜２００ｎｍで前記反射層１４上に、又第１誘電体層２０は厚さ５〜２００ｎｍで、前記記録層１８を、第２誘電体層１６と共に挟み込むようにして設けられている。
前記光透過層２２は、第１誘電体層２０上にスピンコート法により形成したり、予め形成されたシート状部材を接着するものであり、例えば厚みが１００μｍ程度の紫外線硬化樹脂層やポリカーボネートシートからなっている。
前記記録層１８の厚みは３〜５０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍとする。これは、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂを構成する主成分金属であるＡｌとＳｂあるいはその合金が、記録層１８に、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を照射したとき、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度により混合して記録マークが形成されて、記録可能なように選択する（詳細後述）。
ここで言う記録転送速度３５Ｍｂｐｓとは、（１，７）ＲＬＬの変調方式で、チャンネルビット長を０．１２μｍ、記録線速度５．３ｍ／ｓ、チャンネルクロック６６ＭＨｚ、フォーマット効率を８０％としたときの効率考慮の記録転送速度である。
なお、前記光透過層２２及び第１誘電体層２０の厚みは、前記レーザ光源２４からのレーザ光を記録層１８に照射させる対物レンズ２６の開口数（ＮＡ）を０．８５としたとき、青色レーザ光が記録層１８に集光され得るように選択される。
又、前記第２及び第１誘電体層１６、２０は、酸化物、硫化物、窒化物、フッ化物、炭化物、これらの混合物等の各種誘電体材料からなり、前記記録層１８を、水蒸気やその他のガスから保護するものである。又、これらの誘電体層は、記録層１８における光記録前後での反射率差を干渉光を用いることにより大きくすることが可能であり、材料の種類及び厚さは、光記録媒体１０の光学的設計及び熱的設計に応じて適宜決定される。
又、前記記録層１８を構成する第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂは、前述のように、Ａｌ及びＳｂを主成分金属としていて、この主成分金属だけを含有してもよいが、他の元素が添加されていてもよい。
この場合、各副記録層における主成分金属の含有量は、好ましくは８０原子％以上、より好ましくは９０原子％以上である。副記録層中における主成分金属の含有量が少なすぎると、記録マークの熱的安定性を十分に高くすることが困難となる。
Ａｌを主成分とする第１副記録層１８Ａに添加される元素としては、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉ等の耐食性を向上させる金属元素の少なくとも１種が好まく、Ｓｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂに添加される元素としては、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂの各族に属する元素の少なくとも１種が好ましい。但し、第２副記録層１８ＢはＳｂだけから構成されることが最も好ましい。
更に、前記記録層１８は、第１副記録層１８Ａと第２副記録層１８Ｂとを直接接触させているが、これは、他の元素を主成分とする介在層（図示省略）を両者の間に存在させてもよい。
介在物のための他の元素としては、前記第１副記録層１８Ａ又は第２副記録層１８Ｂにおいて添加元素として用いられる各元素の少なくとも１種が挙げられる。又、介在層は融点が５００〜１０００℃の範囲内にある化合物から構成されていてもよい。この介在層の厚さは、好ましくは５ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以下であり、介在層が厚すぎると、ＡｌとＳｂとの混合が妨げられることがある。
又、前記第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂにおける主成分金属の融点は、共に５５０℃以上であることが好ましい。融点の低い主成分金属を含有する副記録層が存在すると、再生時及び高温環境下での保存時に、固相反応による拡散が進行してしまうため、再生耐久性及び保存信頼性が低下する。
上記のように、２つの副記録層を積層して形成された記録層１８は、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの融点未満の温度においても固相反応により拡散を生じさせて反射率を変化させることが可能である。例えば、Ａｌ及びＳｂを主成分金属とする組合せでは、４００℃以上且つ融点未満の温度で十分な固相反応を生じさせることができる。
但し、高速で記録するためには、拡散速度が速い液相反応による拡散を利用することが好ましいので、記録光を照射した時に、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの少なくとも一方が溶融することが好ましく、全ての副記録層が溶融することがより好ましい。
その場合に、記録感度を高くするためには、主成分金属の融点が、第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの少なくとも１層において、好ましくは両方において、１０００℃以下であることが望ましい。なお、前記のようにＡｌとＳｂとは融点が近いため、両副記録層１８Ａ、１８Ｂを同時に溶融させることは容易である。
又、高速記録を行うためには、各副記録層に含有される主成分金属の融点が互いに近いことが好ましく、具体的には、各副記録層の融点が幅２００℃以下の温度域、特に幅１００℃以下の温度域内に収まっていることが好ましい。
記録時の反応が、各主成分金属の融点未満の温度で進行する場合であっても、各主成分金属の融点が近ければ、両副記録層を活性な状態とすることができるため、比較的速い速度で進行する。前記のようにＡｌとＳｂとは融点が十分に近い。
この実施の形態の例に係る光記録媒体１０において、前記第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの主成分金属は、記録マーク中において混合された状態となっていて、金属間化合物として存在するか、金属間化合物を生成しなくても、少なくとも主成分金属同士が結合した状態の混合物として存在すると考えられる。
例えば、Ａｌを主成分とする第１副記録層１８ＡとＳｂを主成分とする第２副記録層１８Ｂとからなる記録層１８の場合、金属間化合物であるＡｌＳｂが生成していると考えられる。但し、ＡｌＳｂのような金属間化合物は、結晶成長している必要はなく、電子線回折によって検出できない程度の微結晶状態であっても、記録ができる。
又、上記記録層１８に形成された記録マーク中の反応生成物の熱安定性が、記録前において、単に第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂが積層された未記録状態での熱安定性より高くなることが本発明の特徴である。
具体的には、記録マークが既に形成されている記録層１８に、記録マークの形成が可能なパワーレベルの記録光（レーザ光）を照射したとき、記録層１８における混合が生じていない領域では、前記混合が生じて反射率が変化し、一方、既に記録マークが形成されている領域では、記録光の照射により反射率が変化しないことを意味する。
ここで、Ａｌの融点は６６０℃、Ｓｂの融点は６３１℃であり、両者共に単体で熱的に十分に安定であり、しかもレーザ光照射による溶融が可能である。又、ＳｂとＡｌとの反応により、それぞれの単体よりも融点が十分に高く、低温と高温とで結晶構造が変化しない安定な金属間化合物ＡｌＳｂ（融点：１０６０℃）が生成し得る。
前記光記録媒体１０は、記録後に高温環境下で保存しても、前記反応生成物からなる記録マークが変化し難く安定である。形成された記録マークを読み出す際には比較的低いパワーの再生用レーザ光を照射するが、その照射領域では記録層１８の温度が数十℃程度上がってしまう。熱安定性の低い記録マークでは再生によって、特に繰り返し再生によって記録マークが変化してしまうが、この光記録媒体１０では再生によって記録マークは変化し難く、再生耐久性に優れている。
又、本発明の光記録媒体１０における記録マークの熱安定性が高いため、記録時に隣接トラックの記録マークを消してしまう現象（クロスイレーズ）が実質的に生じない。そのため、記録トラックピッチを狭くすることができるので高密度記録に有効である。
これに対して組成の相違する２層の金属層をレーザ光によって瞬時に加熱して拡散させ、この拡散によって生成する生成物が非平衡状態である場合、例えば生成物が共融混合物や準安定構造を持つ場合には、加熱により、あるいは室温での長期間保存により平衡状態への状態変化（例えば相分離）が生じる。そのため、非平衡状態の生成物からなる記録マークは、本発明における光記録媒体１０における記録マークに比べて、熱安定性が著しく低くなり、再生耐久性及び保存信頼性が悪い。
前記記録層１８の厚さ、即ち第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂの合計厚さは、３〜５０ｎｍ、特に５〜２０ｎｍであることが好ましい。記録層１８が薄すぎると、記録前後において、記録マークにおける十分な反射率差を確保することが困難であり、一方、記録層１８が厚すぎると、その熱容量が大きくなるために記録感度が低下してしまう。
なお、記録層を厚くしていくと、ある程度は反射率が増加するが、用いる金属薄膜材料の持つ反射率の限界があり、あまりに厚くしようとしても、材料の増加や、製造タクト時間の増加等へ悪影響になる。更には、後述の実施例３、図４のように厚い記録層に対してはそれなりのレーザパワーが必要であり、仮に記録したとしても、記録層の深さ方向での記録マークの拡散混合ムラが発生し、得られる信号品質に悪影響を与えてしまう。以上の理由により記録層の最大厚さは５０ｎｍ、好ましくは２０ｎｍとなる。
前記各副記録層の厚さは、１〜３０ｎｍ、特に２〜２０ｎｍであることが好ましい。副記録層が薄すぎると、記録前後において十分な反射率差を確保することが難しく、一方、厚すぎると副記録層を積層した記録層１８の熱容量が大きくなって、記録感度が低下してしまう。
各副記録層の厚さは、熱安定性が高く、且つ反射率差の大きい記録マークが形成されるように適宜決定すればよい。例えば、Ａｌ主成分の副記録層とＳｂ主成分の副記録層とを組み合わせる場合、ＡｌとＳｂとが１：１で結合した金属間化合物が生成すると考えられるので、記録層１８中におけるＡｌとＳｂとの比率（原子比）が１：１から大きく外れないように、各記録層の厚さを設定することが好ましい。
次に、以下本発明の実施の形態の第２例を詳細に説明する。
この実施の形態の第２例の光記録媒体４０は、第２図に示されるように、前記実施の形態の第１例に係る光記録媒体１０と同様の構成であり、支持基体１２上に、反射層１４、第２誘電体層１６、記録層４８、第１誘電体層２０、及び、光透過層２２をこの順で設けたものであり、記録用のレーザ光源２４から波長２００〜４５０ｎｍ、例えば４０５ｎｍの青色のレーザ光を、光透過層２２を通して前記記録層４８に照射することによって、照射領域の反射率を変化させ、これを記録マークとするようにしたものである。
前記記録層４８は、前記記録層１８と異なり、Ｓｉを主成分とする第１副記録層４８Ａと、Ｃｕを主成分とする第２副記録層４８Ｂとを積層して構成したものであり、この積層記録層に記録光としての青色レーザ光を照射すると、照射領域において、第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂに含有される前記主成分金属であるＳｉとＣｕが混合し、照射領域の反射率を変化させ、これが記録マークとなるようにされている。このような２つの主成分金属が混合する反応は不可逆であるため、この記録層４８は追記型の光記録が可能となる。
前記支持基体１２、前記第１及び第２誘電体層２０、１６、前記光透過層２２の構成は前記光記録媒体１０におけると同様であり、説明を省略する。
前記記録層４８の厚みは前記記録層１８と同様に、３〜５０ｎｍ、好ましくは５〜２０ｎｍとする。
また、前記光透過層２２及び第１誘電体層２０の材料の種類及び厚さも、光記録媒体１０におけると同様に決定される。
更に、前記記録層４８を構成する第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂは、前述のように、Ｓｉ及びＣｕを主成分金属としていて、この主成分金属だけを含有してもよいが、他の元素が添加されていてもよい。
この場合、第１副記録層４８ＡにおけるＳｉの含有量は、好ましくは８０原子％以上、より好ましくは９０原子％以上であり、実質的にＳｉのみから構成されることが最も好ましい。副記録層中における主成分金属であるＳｉの含有量が少なすぎると、記録マークの反射率変化が小さくなり、Ｃ／Ｎの低下、ジッターの変化をまねく。
又、ＳｉとＣｕを主成分金属としている場合、第２副記録層４８Ｂでは、Ｃｕのみでは保存信頼性が低下するので、他の元素を添加するのが好ましい。添加量はＣｕの含有量を越えなければ特に限定されるものではないが、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１種が好ましく、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｍｇなどが、耐食性向上の観点からさらに好ましい。特に原子％で５≦Ａｌ＜４５、２≦Ｚｎ＜４５、５≦Ｍｇ＜３０、５≦Ａｕ＜４５、２≦Ｓｉ、＜３０が好ましい。
Ｓｉを主成分とする第１副記録層４８Ａに添加される元素としては、ＩＩＩｂ、ＩＶｂ、Ｖｂ、ＶＩｂの各族に属する元素の少なくとも１種が好ましく、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｇｅの少なくとも１種が好ましく、Ａｌ、Ｚｎ、Ａｕ、Ｓｎ、Ｍｇなどが、耐食性向上の観点からさらに好ましい。
更に、前記記録層４８は、第１副記録層４８Ａと第２副記録層４８Ｂとの間に他の元素を主成分とする介在層を存在させてもよいこと、介在物のための他の元素、厚さも光記録媒体１０におけると同様である。
この実施の形態の例に係る光記録媒体４０において、前記第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂの主成分金属は、記録マーク中において混合された状態となってる。
この光記録媒体４０も、記録後に高温環境下で保存しても、前記反応生成物からなる記録マークが変化し難く安定であり、繰り返し再生によって記録マークは変化し難く、再生耐久性に優れ、又、記録時におけるクロスイレーズが実質的に生じないため、記録トラックピッチを狭くすることができるので高密度記録に有効である。
更に、前記記録層４８の厚さ、即ち第１及び第２副記録層４８Ａ、４８Ｂの合計厚さについても、光記録媒体１０におけると同様である。
なお、前記第１及び第２副記録層における主成分金属は、Ａｌ／ＳｂあるいはＳｉ／Ｃｕの組合せとされているが、これらの主成分金属の組合せは、Ａｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｇｅ、Ａｇ／Ｇｅ、Ｚｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｇｅのうちいずれかの組合せから選択してもよい。これらのいずれの組合せでもＡｌ／ＳｂあるいはＳｉ／Ｃｕの組合せに準じた作用、効果を得ることができた。
なお、上記実施の形態の例に係る光記録媒体１０において、記録層１８は第１及び第２誘電体層１６、２０の間に設けられているが、本発明はこれに限定されるものでなく、必ずしも、片側又は両側に誘電体層を設ける必要はない。
又、記録層１８は第１及び第２副記録層１８Ａ、１８Ｂから構成されているが、これは、少なくとも２層の副記録層からなるものであればよく、副記録層は３層以上であってもよく、どちらの副記録層が入射光側にあってもよい。
更に、前記光透過層２２は、記録層１８を保護し、記録再生光を透過すればよく、その材料は紫外線硬化樹脂やポリカーボネート等のシート部材に限定されるものでない。
また、上記実施の形態の例に係る光記録媒体１０では、銀合金からなる反射層を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必ずしも反射層を用いる必要はない。また反射層材料としては、記録再生光を反射すればよく、金属（半金属を含む）膜や誘電体多層膜などから構成すればよい。
次に、上記のような高速追記型光記録媒体１０（又は４０）に情報を記録する方法及びそのための光記録装置について説明する。
図２は、本発明の実施の形態の例に係る光記録装置３０を示すものであり、ディスク状の光記録媒体１０を回転駆動するためのモータ３２と、前記レーザ光源２４と、このレーザ光源２４を駆動するためのレーザドライバ３４と、前記レーザ光源２４及び対物レンズ２６を含んで構成され、レーザ光の、前記記録層１８上での照射位置を制御するための光学式ヘッド３６と、前記レーザドライバ３４、モータ３２、光学式ヘッド３６を制御するための制御装置３８と、を備えて構成されている。
前記レーザ光源２４は、制御装置３８により、レーザドライバ３４を介して、所定の情報に対応してレーザ光を出射するようにされている。
又、光学式ヘッド３６は、光記録媒体１０に形成されている記録トラックに追従して対物レンズ２６を移動させ、光記録媒体１０の記録層１８を、モータ３２の回転に従って移動して順次照射できるようにされている。
ここで、制御装置３８は、前記モータ３２の速度及びレーザ光源２４から出射されるレーザ光を、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録できるように、モータ３２、レーザドライバ３４及び光学式ヘッド３６を制御するようにされている。
なお、上記実施の形態の例において（レーザ光源２４は、波長４０５ｎｍの青色波長光を出射するものであるが、本発明は、青色波長光よりも短い波長のレーザ光を用いる場合について適用されるものであり、例えば紫色の波長光を用いる場合であってもよい。上記実施の形態の例において、対物レンズ２６は、開口数０．８５の２群対物レンズであるが、本発明は開口数０．８以上の対物レンズに適用されるものである。又、本発明は、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で用いられる高速追記型光記録媒体及び光記録方法、光記録装置について適用されるものである。
［実施例１］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、特性評価を行った。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す。
反射層１４：銀合金５０ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：８０ｎｍ 第２誘電体１６：９５ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％） ４ｎｍ
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ６ｎｍ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体１０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４ｍＷ ジッタ７．５％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．５ｍＷ ジッタ８．６％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
［実施例２］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、光記録媒体の記録前後の反射率を評価をした。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す（反射層はなし）
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：６０ｎｍ 第２誘電体１６：７０ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％）
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ
第１副記録層１８Ａの厚みと第２副記録層１８Ｂの厚みの比を１：１．５として、記録層の膜厚を０〜２１ｎｍの範囲で変化させ、前記光記録装置により記録を行い、この時の記録前後の反射率を前記光記録装置により評価した。
結果を図３に示す。
この図３から分かるように記録層の厚みが３ｎｍ以上であれば、反射率差が３％以上あり、信号として検出することが可能であるが、３ｎｍ未満では反射率差が小さく、信号品質が悪く、信号の検出が難しくなる。
［実施例３］
前記光記録装置３０、光記録媒体１０を用い、光記録媒体の記録可能なレーザパワー（反射率が変化し始めるレーザパワー）を測定した。
このときの光記録媒体１０の各層の構成を下記に示す（反射層はなし）
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：６０ｎｍ 第２誘電体１６：７０ｎｍ
第１副記録層１８Ａ：ＡｌＣｒ（９８：２ａｔ％）
第２副記録層１８Ｂ：Ｓｂ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）の最大マーク８Ｔの単一信号
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
光記録装置により、記録を行い、反射率変化が１％以上となった記録パワーを記録可能なレーザパワーとした。
その結果を図４に示す。
［実施例４］
反射層１４：銀合金１００ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：２５ｎｍ 第２誘電体１６：２８ｎｍ
第１副記録層４８Ａ：Ｓｉ ５ｎｍ
第２副記録層４８Ｂ：Ｃｕ ５ｎｍ
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）、２１．２ｍ／ｓ（１４０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体４０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４．０ｍＷ ジッタ７．７％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．２ｍＷ ジッタ７．８％
１４０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．６ｍＷ ジッタ８．９％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
［実施例５］
反射層１４：銀合金１００ｎｍ
誘電体層：ＺｎＳ＋ＳｉＯ２（８０：２０ｍｏｌ％）
第１誘電体２０：２３ｎｍ 第２誘電体１６：２８ｎｍ
第１副記録層４８Ａ：Ｓｉ ５ｎｍ
第２副記録層４８Ｂ：ＣｕＡｌＡｕ ５ｎｍ（６４：２３：１３ａｔ％）
測定条件は次のとおりである。
記録信号：１−７変調（ビット長０．１２μｍ）
記録線速度：５．３ｍ／ｓ（３５Ｍｂｐｓ相当）、１０．６ｍ／ｓ（７０Ｍｂｐｓ相当）、２１．１ｍ／ｓ（１４０Ｍｂｐｓ相当）
再生パワー：０．４ｍＷ
上記条件で光記録装置１０によりマルチパルスストラテジを用いて、光記録媒体４０への信号の記録再生を行ったところ、
３５Ｍｂｐｓ：記録パワー４．０ｍＷ ジッタ６．７％
７０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．２ｍＷ ジッタ７．５％
１４０Ｍｂｐｓ：記録パワー４．５ｍＷ ジッタ８．８％
と、３５Ｍｂｐｓ以上の高速記録において良好な信号品質が得られ、記録パワーも５ｍＷ以下と実用的な範囲であった。
なお、光記録装置３０では１５ｍＷ以上のレーザを発振できないため、記録層厚みが６０ｎｍのサンプルには記録することができなかった。
光記録装置で青色レーザの発振が可能な出力は、現状１５ｍＷ未満であるため、青色レーザを用いた光記録装置で３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録を行うためには、記録層の厚みを５０ｎｍ以下にする必要がある。
又、記録層の厚みが２０ｎｍ以下であれば、量産が検討されている出力が１０ｍＷ以下の青色レーザを用いても、３５Ｍｂｐｓ以上（７０Ｍｂｐｓ）でも可能となり、青色レーザを用いた高速追記型記録媒体に適している。
産業上の利用の可能性
本発明は上記のように構成したので、青色又はこれより短い波長のレーザ光を用いて、高速追記型光記録媒体、光記録方法及び光記録装置を達成することができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施の形態の第１例に係る高速追記型光記録媒体を模式的に拡大して示す断面図である。
第２図は本発明の実施の形態の第２例に係る高速追記型光記録媒体を模式的に拡大して示す断面図である。
第３図は同高速追記型光記録媒体に光記録をするための光記録装置を示すブロック図である。
第４図は本発明の実施例２の光記録媒体における光記録前後の反射率と記録層の厚みとの関係を示す線図である。
第５図は本発明の実施例３の光記録媒体における記録可能なレーザパワーと記録層の厚みとの関係を示す線図である。
Claims (10)
- 支持基体上に、少なくとも、記録層、光透過層がこの順で形成されてなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、且つ、青色又はこれより短い波長のレーザ光が、前記光透過層側より照射されることにより、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされると共に、前記記録層の厚みが３〜５０ｎｍとされ、前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍ、このレーザ光の照射に用いる対物レンズの開口数が０．８以上のレンズ系を用いたシステムにより、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- １において、前記副記録層の厚みが１〜３０ｎｍとされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- １又は２において、前記光透過層の厚みを５０〜１５０μｍとしたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- １、２、又は３において、前記副記録層のうち少なくとも１層はＡｌを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ａｌを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｓｂを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＡｌとＳｂが拡散して混合するようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- １、２、又は３において、前記副記録層のうち少なくとも１層はＳｉを主成分とし、他の少なくとも１層は、前記Ｓｉを主成分とする副記録層に隣接して設けられ、且つ、Ｃｕを主成分とし、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有されるＳｉとＣｕが混合するようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- １、２、又は３において、前記副記録層のうち少なくとも１層における主成分金属とこの副記録層に隣接して設けられた他の少なくとも１層における主成分金属とは、Ａｇ／Ｓｉ、Ｚｎ／Ｓｉ、Ａｕ／Ｓｉ、Ａｌ／Ｇｅ、Ｃｕ／Ｇｅ、Ａｇ／Ｇｅ、Ｚｎ／Ｇｅ、Ａｕ／Ｇｅのうちいずれかの組合せから選択され、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される２つの主成分金属が混合するようにされたことを特徴とする高速追記型光記録媒体。
- 支持基体上に、少なくとも記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体における前記記録層に、前記光透過層側よりレーザ光を照射して記録マークを形成する光記録方法であって、
前記レーザ光は、青色又はこれより短い波長とされ、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属を拡散して混合させ、この混合により、反射率を不可逆的に変化させて記録マークを形成し、且つ、この記録転送速度を３５Ｍｂｐｓ以上としたことを特徴とする光記録方法。 - ７において、前記レーザ光の波長を２００〜４５０ｎｍとし、このレーザ光を、厚み５０〜１５０μｍの前記光透過層側より開口数０．８以上の対物レンズにより、前記記録層に照射することを特徴とする光記録方法。
- 青色又はこれより短い波長のレーザ光を射出するレーザ光源と、支持基体上に、少なくとも、記録層、光透過層を、この順で設けてなる光記録媒体の前記記録層に前記レーザ光源からレーザ光を導いて、前記光透過層側より前記記録層に集光させる記録光学系と、前記光記録媒体を支持し、且つ、前記レーザ光の集光位置に対して相対的に移動させる光記録媒体駆動装置と、を有してなり、前記記録層は、それぞれ１種の金属を主成分とする少なくとも２層の副記録層を積層してなり、前記レーザ光の照射により、前記各副記録層に含有される主成分金属が拡散して混合し、この混合により、反射率が不可逆的に変化した記録マークが形成可能とされ、前記レーザ光の照射エネルギー、前記光記録媒体の相対移動速度、前記記録層の厚みは、前記レーザ光により、３５Ｍｂｐｓ以上の記録転送速度で記録可能なようにされたことを特徴とする高速追記型光記録装置。
- ９において、前記レーザ光の波長は２００〜４５０ｎｍ、前記記録光学系における対物レンズの開口数は０．８以上とされたことを特徴とする高速追記型光記録装置。
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