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JP2008097802A - 多層光記録媒体及び多層光記録媒体への記録方法 - Google Patents

多層光記録媒体及び多層光記録媒体への記録方法 Download PDF

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隆 菊川
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Abstract

【課題】3層以上の記録層を備える多層光記録媒体において、レーザー光の入射面から奥側の記録層、特に、レーザー光の入射面から最も奥(遠い)側に配置された記録層に、レーザー光を照射して記録をする場合に、該記録層よりもレーザー光の入射面側の記録層に、記録による透過率変化が発生し、レーザー光の透過量が変化しても、最も奥側の記録層の記録パワーマージンにより、最適記録感度の変化を許容できるような多層光記録媒体を提供する。
【解決手段】多層光記録媒体10は、レーザー光の入射面22から最も離れたから順次、L層12、L層14、L層16、L層18及び追記型記録膜を有するL層20、の記録層を有する5層構造であって、少なくともL層12は相変化記録膜を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は3層以上の記録層を備える多層光記録媒体及び多層光記録媒体への記録方法
に関する。
情報記録媒体としてCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)等の光記録媒体が広く利用されている。更に、近年、照射光として青色又は青紫色のレーザー光を用いることで、従来よりも大容量の情報を記録可能とした光記録媒体が注目されている。
又、光記録媒体は、データの追記や書き換えができないROM(Read Only Memory)型、データの書き換えができるRW(Rewritable)型、データを1回だけ追記できるR(Recordable)型に大別される。
R型の光記録媒体及びRW型の光記録媒体は、記録層にレーザー光が照射されて周囲のスペース部と反射率が異なる記録マークが形成されることで、データが記録される。一般的に光記録媒体は、記録層にレーザー光が照射されて記録マークの反射率とスペース部の反射率との差がフォトディテクタで検出されることでデータが再生される。
このような光記録媒体は、複数の記録層を備えることで、それだけ記録容量を高めることが可能である。複数の記録層を備えるR型の光記録媒体又はRW型の光記録媒体にデータを記録する場合、記録用のレーザー光の焦点を記録対象の記録層に合うように調整することで、該記録層に選択的にデータを記録することができる。又、再生用のレーザー光の焦点を再生対象の記録層に合うように調整することで、選択的に該記録層のデータを再生することができる。さらに、3層以上の記録層を有する多層記録媒体では、透過率と記録感度の観点から、最も奥側の記録層であるため、レーザー光の透過が必要とならないL層を除く各記録層における記録膜の、使用されるレーザー光の波長における消衰係数は0.5以下であることが好ましい。
上記のように、多層光記録媒体では、記録時および再生時にレーザー光の焦点を対象の記録層に合うように調整するが、その場合、対象の記録層よりも入射面側の記録層はレーザー光を透過することとなる。ここで、対象の記録層よりも入射面側の記録層の記録状態によらず、透過率が一定であることが好ましい。
しかしながら、実際には、対象の記録層よりも入射面側の記録層に記録がされるため、形成された記録マークの領域は前記のように反射率が変化するとともに、透過率も変化してしまう。本発明者等は、この透過率が変化した記録マークの部分を通るレーザー光の光量は、記録マーク以外の部分を通るレーザー光の光量と異なるため、対象の記録層に到達するレーザー光の光量(透過量)が変化してしまい、対象の記録層の最適記録感度が変わってしまうことを見出した。この問題は、特に3層以上の記録層を有する多層光記録媒体で顕著である。
本発明の目的は、3層以上の記録層を備える多層光記録媒体において、レーザー光の入射面から奥側の記録層、特に、レーザー光の入射面から最も奥(遠い)側に配置された記録層に、レーザー光を照射して記録をする場合に、該記録層よりもレーザー光の入射面側の記録層に、記録による透過率変化が発生し、レーザー光の透過量が変化しても、最も奥側の記録層の記録パワーマージンにより、最適記録感度の変化を許容できるような多層光記録媒体及び多層光記録媒体への情報記録方法を提供することにある。
本発明者らは、鋭意研究の結果、3層以上の記録層を有する多層光記録媒体は、光透過が必要な記録層の数と、光透過が必要な記録層の記録前後のレーザー光の透過量変化比が比例しないことを見出した。さらに詳しくは、多層光記録媒体の記録層が2層から3層、5層に増えるときに、光透過が必要な記録層は1層から2層、4層に増えるが、記録前後の透過量変化比は2倍、4倍よりも大きくなることを発見した。
本発明者らは、L層の記録膜材料にSi/Cu、L〜L層の記録膜材料にBi−Ge−Oを用いて全部で5層の記録層を備える多層光記録媒体を作製した。ここで、L層は相変化記録膜を有し、L〜L層は追記型記録膜を有する。
以下、各記録層の透過率変化比の求め方を説明する。
この多層光記録媒体の、対象の記録層(記録・再生しようとする記録層)よりもレーザー光の入射面側の全ての記録層に記録した状態で対象の記録層に情報を記録したときの、再生時のJitterが最小になる最適記録パワーをPwaとし、このときにレーザー光の入射面から対象の記録層の直前まで透過する光量の割合をTaとする。対象の記録層よりもレーザー光の入射面側の全ての記録層が未記録状態で対象の記録層に情報を記録したときの、再生時のJitterが最小になる最適記録パワーをPwbとし、このときにレーザー光入射面から対象の記録層の直前まで透過する光量の割合をTbとする。
ここで、Tb/Taは対象の記録層よりもレーザー光の入射面側にある全ての記録層に情報を記録したときと、全く記録しなかったときとの累積された透過率変化比を示すことになる。
一方、対象の記録層に隣接しない、レーザー光の入射面側の記録層が全て情報が記録されていない場合に、対象の記録層に隣接する、レーザー光の入射面側の記録層に情報を記録した際に、その記録層を通過する光量の割合をTa’とし、対象の記録層に隣接する、レーザー光の入射面側の記録層に情報を記録しなかった際に、その記録層を通過する光量の割合をTb’とすると、Tb’/Ta’は対象の記録層に隣接する、レーザー光の入射面側の記録層に情報を記録したときと、対象の記録層に隣接する、レーザー光の入射面側の記録層に情報を記録しなかったときとの該隣接する記録層のみの透過率変化比を示している。
ここで、PwaとPwbの最適記録パワーの違いは対象の記録層に到達する光量の違いによって生じている。対象の記録層への光の透過率が100%としたときの最適記録パワーをPwとすると、Tb/Taは次の式から求めることが出来る。
Pw=Pwa*Ta、 Pw=Pwb*Tb
Tb/Ta=Pwa/Pwb
層におけるTaをTa、TbをTbとし、PwaをPwa、PwbをPwbとすると、Tb/Taは、Tb/Ta=Pwa/Pwbと示すことが出来る。同様にL層におけるTb/Taの比率はTb/Ta=Pwa/Pwbになる。5層の記録膜を持つ媒体については、TaからTa、TbからTbについても同様に示すことが出来る。ただし、Ta、Tb、Ta’およびTb’については、L層よりも光入射面側に位置する記録層が存在しないことから1(=透過率100%)となる。
また、Ta、Tbはレーザー光の入射面からL層の直前まで透過する光量の割合であることから、記録層が5層の場合は次式で示すことが出来る。このときL・・L層におけるTa’をTa’・・Ta’とそれぞれ示し、Tb’も同様にTb’・・Tb’と示す。
Ta=Ta’*Ta’・・・*Ta
Tb=Tb’*Tb’・・・*Tb
Ta、Tbについても同様に、
Ta=Ta’*Ta’・・・*Ta
Tb=Tb’*Tb’・・・*Tb
となる。TaからTa、TbからTbについても同様に示すことが出来る。これらの式を展開すると、
Tb’/Ta’=(Tb/Ta)/(Tb/Ta
になり、Tb/Taおよび、Tb/Taは、それぞれPwa/Pwb、Pwa/Pwbとなることから各最適記録パワーからTb’/Ta’を導くことが出来る。
層以外の記録層のTb’/Ta’についても同様に求めることが出来る。上記に示すようにTb/Ta=Pwa/Pwbで算出することが出来るため、最適記録パワーを測定することにより各記録層の透過率変化比を容易に求めることが出来る。
このようにして透過率変化比をもとめたところL層〜L層まで記録をした場合には、L層について、大きな透過率変化は起きなかった。しかし、L〜L層まで記録をした場合には、L層について、大きな透過率変化が発生した。表1に、各記録層におけるPwa、Pwb、Tb/Ta、Tb’/Ta’を示す。L層は、レーザー光の入射面から最も近い側に配置されており、透過したレーザー光が照射されることはないため、PwaはPwbと同等とし、Tb/Ta、Tb’/Ta’については「1.00」で示す。
Figure 2008097802
なお、比較例として、図7に示される、2層の記録層を備えた光記録媒体100の、各記録層における、Pwa、Pwb、Tb/Ta、Tb’/Ta’を表2に示す。表1のL層と同様に、L層はレーザー光の入射面から最も近い側に配置されており、透過したレーザー光が照射されることはないため、PwaはPwbと同等とし、Tb/Ta、Tb’/Ta’については「1.00」で示す。
Figure 2008097802
この光記録媒体100は、L層102及びL層104の2層の記録層を備える構成である。他の構成については、後述する実施例1と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層102は、記録膜材料としてBi−Ge−O(22:10:68mol%)を用いた。厚さ40nmのBi−Ge−O層の両側には、材料がTiOである、それぞれ厚さ15nmの誘電体層を設けた。L層104は、記録膜材料としてBi−Ge−O(22:11:67mol%)を用いた。厚さ43nmのBi−Ge−O層の両側には、材料がTiOである、それぞれ厚さ15nmの誘電体層を設けた。また、スペーサ層の厚さは15μmとした。ここで、L層102及びL層104は追記型記録膜を有する。
表1及び表2より、2層の記録層を備える光記録媒体100では、透化率変化はほとんど発生していないが、5層の記録層を備える多層光記録媒体では、大きな透過率変化が発生していることが分かる。
なお、Pwa、Pwbは光ディスク評価機(ODU−1000)にて求めた。各記録層ごとに記録ストラテジーは最適化を行い、記録信号はランダム信号を用い、記録パワーは3値で行い、基底パワーは0.5mWとした。
Pwa、Pwbを求める際の最適記録パワーの測定では、同一の記録ストラテジーを用い、中間記録パワー/記録パワーの比は、一定にして測定を行った。このときの再生または記録線速度は4.9m/sの条件で行った。
同じ記録層の中でも記録マークの領域は、透過率が変化するが、その他の領域は変化しない。L層に記録を行う場合に、記録マークを形成しようとする領域の、L〜L層に対応する領域が全く記録されていない場合と全て記録されている場合ではL層に到達する光の量が変わる。このため、両方の場合に同じ条件で記録しようとすると、十分な記録が出来ないが、記録前後の透過率変化を許容できる記録膜を用いることで記録の有無による記録感度のズレを許容することが可能である。
一般的な追記型記録膜では、記録パワーマージンは最適記録パワーに対して25%程度の範囲でJitterが10%以下になるが、書き換え型記録膜では、記録パワーマージンは最適記録パワーに対して50%の範囲でJitterが10%以下となる。このため、大きい透過率変化があっても十分に記録することが可能である。
一般的な追記型記録膜では、記録は不可逆反応であり、レーザー光の記録パワーの強度に比例して記録マークが大きくなるため記録パワーマージンが狭い。しかし、相変化記録膜では、記録マークはアモルファスであり、アモルファスは、溶融した領域がその材料に固有の臨界冷却速度よりも速く冷却されることにより形成されるので、溶融される領域の大きさと冷却速度のどちらを変化させても同一の大きさの記録マークを形成することができる。具体的には、同一の記録ストラテジを用いても、記録パワーが比較的低い場合は、溶融した領域をほぼそのままアモルファスとすることにより所定の長さの記録マークを形成でき、記録パワーが比較的高い場合は、広くなった溶融領域の一部分の冷却速度を遅くして溶融領域の一部分のみをアモルファスとすることにより所定の長さの記録マークを形成できる。
このように、記録マークをアモルファス、スペース部分を結晶とするような相変化記録の場合には、比較的記録パワーが低くても、比較的記録パワーが高くても、同一所定長さの記録マーク長さを形成することができるため、記録パワーマージンが広い。
記録マークがアモルファスであり、スペース(ブランク)が結晶であることは、たとえばTEM(透過型電子顕微鏡)での記録マーク部の電子回折像がハローパターンであり、スペース部(ブランク部)の電子回折像が結晶由来のスポットやリングであることで確認できる。また、表面電位等を測定できる探針型走査顕微鏡で、マーク部の電位が高くスペース部(ブランク部)の電位が低いことでも確認できる。
本出願においては、TEMによる電子回折法によって、アモルファスであるか結晶であるかを判断した。
本出願での追記型記録膜の定義は、使用する記録線速度を使って、記録パワーのレーザー光を用いて書換えが出来ない記録膜という意味である。また相変化記録膜の定義は、スペース部(ブランク部)が結晶であり、記録パワーのレーザー光を使うことでアモルファス状態の記録マークを形成する記録膜を意味する。
また、本出願においては、未記録の領域を「ブランク」とし、記録用のレーザー光によって記録マークが形成された際に、記録マークと記録マークの間にある部分を「スペース」とした。
本発明者らは、鋭意研究の結果、さらに、少なくともレーザー光の入射面に最も近い記録層が追記型記録膜を有する3層以上の記録層を備える多層光記録媒体において、少なくともL層に相変化記録膜を用いることにより、レーザー光の入射面側から最も奥(遠い)側に配置された記録層にレーザー光を照射して記録をする場合に、該記録層よりもレーザー光の入射面側の記録層に記録による透過率変化が発生しても、最も奥側の記録層の記録パワーマージンにより、透過率変化による記録感度の変化を許容できることを見出した。
即ち、以下の実施例により上記課題を解決することができる。
(1)レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体であって、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有することを特徴とする多層光記録媒体。
(2)前記L層が、使用する記録線速度において、情報の書き換えが可能であることを特徴とする(1)記載の多層光記録媒体。
(3)前記L層が、使用する記録線速度において、情報の書き換えが不可能な追記型記録層であることを特徴とする(1)記載の多層光記録媒体。
(4)使用する記録線速度において、前記L層に記録された情報の書き換えが不可能であるように、前記L層の有する相変化記録膜の材料の組成を調整したことを特徴とする(3)記載の多層光記録媒体。
(5)使用する記録線速度において、前記L層に記録された情報の書き換えが不可能であるように、前記L層の構成を調整したことを特徴とする(1)記載の多層光記録媒体。
(6)前記L層、・・・、Ln−2層が追記型記録膜を有することを特徴とする(1)乃至(5)のいずれかに記載の多層光記録媒体。
(7)前記Ln−1層における記録膜の、前記レーザー光の波長における消衰係数が0.5以下であることを特徴とする(1)乃至(6)のいずれかに記載の多層光記録媒体。
(8)レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、記録マークが形成された前記L層に再度記録を行う場合に、消去パワーのレーザー光を照射して、前記記録マークを消去、あるいは減衰させてから、新たに記録マークを形成することを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
(9)レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、記録マークが形成された前記L層に再度記録を行う場合に、前記記録マークの消去と、新たに記録マークを形成することを同時に行うことを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
(10)レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、前記L層に記録を行う際に、前記L層に消去が不可能な記録マークを形成するように、使用する記録線速度を前記L層以外の記録層に記録を行う際の記録線速度と異なるようにすることを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
(11)レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、前記L層に記録を行う際に、前記L層に消去が可能な記録マークを形成するように、使用する記録線速度を前記L層以外の記録層に記録を行う際の記録線速度と異なるようにすることを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
さらに、本発明によれば、記録層に相変化記録膜を用いることにより、情報の書き換えを可能とすることもできる。情報の書き換えが可能であるか否かは、多層光記録媒体に情報を記録するシステムの情報の転送速度(多層光記録媒体の回転速度・記録線速度)と、相変化記録膜に使用される記録膜材料の組成あるいは記録膜の構成を調整することにより決定される。
このことは、以下のように決定される。
相変化記録膜は、レーザー光が照射されることにより、アモルファスと結晶との間で相変化が起きる。このアモルファスの部分が記録マーク、結晶の部分がスペースとなる。ここで、アモルファスはある一定の温度にある一定の時間保持されることにより相変化が起き、結晶となる。この原理に基づき、相変化記録膜に記録された情報の消去は、記録マークであるアモルファスの部分に、ある一定の記録パワー(温度に相当)のレーザー光をある一定の時間照射して、相変化を起こして、スペースである結晶とすることによってなされる。情報の消去が可能であるか否かは、照射するレーザー光の消去パワー、その照射時間、及びアモルファスの部分の結晶化温度・速度によって決定される。これらの指標のうち、照射時間は、情報を記録するときの情報の転送速度によって規定される記録線速度によって決定され、アモルファスの結晶化温度・速度は記録膜材料の組成や記録膜の構成によって決定される。レーザー光の消去パワーと記録線速度はシステムの規格によって決定されるので、あるシステムにおいて、相変化記録膜を有する多層光記録媒体に記録された情報の消去が可能であるか否かは、記録膜材料の組成や記録膜の構成によることとなる。
具体的には、結晶化速度が遅い、もしくは結晶化温度が高い組成の記録膜材料や、冷却効果が高いために充分な結晶化温度や時間が得られない記録層の構成や、記録により複数の記録膜材料が混合し、この混合部分の組成が結晶化速度が遅く、又は結晶化温度が高くなるような記録膜の構成を適用し、このシステムの規格によって決定されるレーザー光の消去パワーと記録線速度ではアモルファスの部分の結晶化が不可能となるように記録層を設計すれば、情報の書き換えが不可能となり、逆の設計によれば、情報の書き換えが可能となる。
一方、記録方法の観点からは、結晶化速度が速い記録膜材料や、十分な結晶化温度や時間が得られる記録層の構成としても、例えば、さらに記録線速度を速くすることにより書き換えを不可能とする追記型の記録方法とすることができる。逆に、結晶化速度の遅い記録膜材料や、十分な結晶化温度や時間が得られない記録層の構成としても、記録線速度を遅くしたり、消去パワーのレーザー光を照射して、前記記録マークを消去、あるいは減衰させてから、新たに記録マークを形成することにより書き換えが可能になる。
このようにして、本発明によれば、レーザー光の入射面から奥側の記録層、特にレーザー光の入射面から最も奥側の記録層を書き換え型にしたり、追記型にしたりすることができる。全ての記録層が追記型である光記録媒体の場合は、情報の改ざんができないため、完全性の求められるファイルの保存に適しており、現在、医療用や政府機関のファイルの保存に用いられている。書き換え型の記録層を有する光記録媒体を用いると、情報が改ざんされる恐れがあるが、記録膜材料の組成や、誘電体の材料を変えることで、情報の改ざんや追記が不可能となり、完全性の求められるファイルの保存にも用いることができるようになり、上記分野等へ用途を広げることができる。
なお、本出願において、「記録パワーマージン」とは、レーザー光の入射面から最も奥側の記録層以外の記録層が全て記録された状態、もしくは全て記録されていない状態の両方で、レーザー光の入射面から最も奥側の記録層に情報を記録した場合のJitterが10%以下になるレーザー光の記録パワーのうち、最も低い値のものをPwmin、最も高い値のものをPwmaxとしたときに、以下の式であらわされるものとする。
(Pwmax−Pwmin)/(Pwmax+Pwmin)×2×100(%)
したがって、Jitterが10%以下になるレーザー光の記録パワーの最大値と最小値の差が大きくなる程記録パワーマージンは大きくなる。
また、許容できる記録パワーマージンは、透過率変化の有無に関わらず、Jitterが10%以下の範囲で22%以上とする。
本発明によれば、3層以上の記録層を備え、レーザー光の入射面から奥側の記録層、特にレーザー光の入射面から最も奥側の記録層に良好な記録マークを形成できる多層光記録媒体及びこの多層光記録媒体への記録方法を提供することができる。
最良の形態に係る多層光記録媒体は、レーザー光の入射面から最も遠い側から、レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、L層、・・・、追記型記録膜を有するLn−1層の3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録され、少なくともL層は、レーザー光が照射されることにより、アモルファスの記録マークと結晶のスペースが形成される相変化記録膜を有する。
次に、図1を参照して、本発明の実施例1に係る多層光記録媒体10について詳細に説明する。なお、本出願の実施例に係る多層光記録媒体は、全てスパッタリング法により成膜を行った。
この多層光記録媒体10は、外径が120mm、厚さが約1.2mmの円板形状で、基板32と、この基板32におけるレーザー光(図1において矢印で示される)の入射面22側(図1において上側)に設けられた第1の記録層(L層)12と、このL層12よりもレーザー光の入射面22側に設けられた第2の記録層(L層)14と、このL層14よりも更にレーザー光の入射面22側に設けられた第3の記録層(L層)16と、このL層16よりも更にレーザー光の入射面22側に設けられた第4の記録層(L層18)と、このL層18よりも更にレーザー光の入射面22側に設けられた第5の記録層(L層)20と、を有してなり、L層12と、L層14の間、L層14とL層16の間、L層16とL層18の間、及びL層18とL層20の間にはスペーサ層36が設けられ、また、L層20のレーザー光の入射面側22には光透過層34が設けられている。
基板32は、厚さが約1.1mmで、その光透過層34側の面にはグルーブを構成する凹凸パターンが形成されている。なお、「グルーブ」という用語は一般的にはデータの記録/再生のために使用される凹部という意味で用いられるが、データの記録/再生のために使用される部位が光透過層34側に突出する凸部であっても本出願では便宜上「グルーブ」という用語を用いることとする。本実施例1では、光透過層34側に突出する凸部がグルーブである。なお、基板32の材料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、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ABS樹脂、ウレタン樹脂やガラス等、あるいは基板を光が透過する必要がない場合は各種金属を用いることができる。
光透過層34は、厚さが例えば30〜150μmである。光透過層34の材料としては透光性を有するアクリル系紫外線硬化性樹脂、エポキシ系紫外線硬化性樹脂等のエネルギ線硬化性樹脂を用いることができる。ここで、「エネルギ線」という用語は、流動状態の特定の樹脂を硬化させる性質を有する、例えば紫外線、電子線等の電磁波、粒子線の総称という意義で用いることとする。なお、光透過層34を形成する方法としては、流動性を有する樹脂を基板上に塗布してからエネルギ線を照射して硬化させてもよく、予め作製した透光性のフィルムを基板上に貼り付けてもよい。
スペーサ層36は、厚さが例えば5〜90μm程度であり、両面が基板32と同様のグルーブの凹凸パターンとなっている。なお、スペーサ層36の材料としては光透過層34と同様に、透光性を有するアクリル系紫外線硬化性樹脂、エポキシ系紫外線硬化性樹脂等のエネルギ線硬化性樹脂を用いることができる。
層12は、基板32の凹凸パターンに倣って凹凸パターンで形成されている。又、L層14、L層16、L層18及びL層20も、スペーサ層36の凹凸パターンに倣って凹凸パターンで形成されている。
各記録層の構造を以下に述べる。
層12は、記録膜材料としてSbTeGe(75:20:5mol%)を用いた。厚さ12nmのSbTeGe層の両側には、材料がZnSとSiOの混合物である誘電体層を設けた。光透過層34側の誘電体層は厚さ35nmのZnS:SiO(80:20mol%)膜からなり、基板32側の誘電体層は厚さ13nmのZnS:SiO(50:50mol%)膜からなる。また、基板32側の誘電体層と基板32との間には、厚さ100nmのAgPdCu合金(98:1:1mol%)からなる反射層を設けた。
層14、L層16、L層18及びL層20は記録膜材料として、Bi−Ge−Oを用いた。各記録層のBi−Ge−O層の両側には、材料がTiOである誘電体層を設けた。
これらTiO/Bi−Ge−O/TiOの、L層14〜L層20における厚さ及びBi−Ge−O(記録膜)の組成は表3に示されるようになっている。
Figure 2008097802
また、スペーサ層36の厚さは、基板32側から順に、15μm、21μm、13μm、15μmとし、光透過層34の厚さは40μmとした。ここで、L層12は相変化記録膜を有し、L層14〜L層20は追記型記録膜を有する。
本実施例では、この多層記録媒体10に、L層20からL層14まで全ての記録層に記録をした状態でL層12に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層20からL層14まで全く記録をしない状態でL層12に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて評価した。このとき記録レーザー光の波長λ=405nm、対物レンズのNA=0.85、記録線速度は4.9m/sとした。
結果を表4及び図4に示す。
Figure 2008097802
表4及び図4に示されるように、L層20からL層14までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.8mW〜13.8mWのときであり、本実施例のL層12の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して44%であった。
層20をグルーブの無い基板に成膜し、ETA−RT(STEAG ETA−Optick社製)を用いて、波長405nmのレーザー光で消衰係数を測定したところ、0.08であった。
本実施例では、実施例1と全く同じ構成の多層光記録媒体を用いた。この多層光記録媒体に、L層からL層まで全ての記録層に記録をした状態でL層に10回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層からL層まで全く記録をしない状態でL層に10回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて実施例1と同様に評価した。このときの記録線速度は、4.9m/sとし記録の書き換えについては、記録マークの消去と、新たに記録マークを形成することを同時に行った。
結果を表5及び図5に示す。
Figure 2008097802
表5及び図5に示されるように、L層からL層までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.5mW〜12.2mWのときであり、本実施例のL層の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して36%であった。
本実施例により、情報の書き換えを行っても記録パワーマージンが十分大きいことが分かった。
本実施例では、実施例1と全く同じ構成の多層光記録媒体を用いた。この多層光記録媒体に、L層からL層まで全ての記録層に記録をした状態でL層に1000回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層からL層まで全く記録をしない状態でL層に1000回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて実施例1と同様に評価した。このときの記録線速度は、4.9m/sとし、記録の書き換えについては、記録マークの消去と、新たに記録マークを形成することを同時に行った。
層からL層までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.5mW〜12.0mWのときであり、本実施例のL層の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して34%であった。
本実施例により、情報の書き換えを行っても記録パワーマージンが十分大きいことが分かった。
本実施例では、実施例1と全く同じ構成の多層光記録媒体を用いた。この多層光記録媒体に、L層からL層まで全ての記録層に記録をした状態でL層に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層からL層まで全く記録をしない状態でL層に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて実施例1と同様に評価した。このときの記録線速度は、14.7m/sとした。
層からL層までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが12.3mW〜19.0mWのときであり、本実施例のL層の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して43%であった。
この上に信号を上書きして書き換えを行ったところ、ジッタは測定不可能であった。この媒体に、14.7m/sの記録線速度で単一周波数の8T信号を記録し、その後8.4mWのDCレーザー光を照射し、結晶化の尺度である消去率を測定したところ、書き換えが可能である25dBよりも低く、この組成をこの記録線速度で用いると消去(結晶化)が不充分であるために、書き換え不可能であることが分かった。
次に図2を参照して、実施例5に係る多層光記録媒体40について詳細に説明する。
この多層光記録媒体40は、実施例1に係る多層光記録媒体10と同様に、L層42、L層44、L層46、L層48及びL層50の5層の記録層を備える構成とした。他の構成については、実施例1と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層42、L層44、L層46、L層48及びL層50は、この順で基板32からレーザー光の入射面22の方向に並んで配置されるようにした。L層42、L層44、L層46、L層48及びL層50の間には、それぞれスペーサ層36を設け、また、L層50のレーザー光の入射側には光透過層34を設けた。
この多層光記録媒体40は、実施例1の多層光記録媒体10に対して、L層の構成のみが異なり、L層〜L層は同様の構成とした。
層42は、記録膜材料としてSbTeGe(70:20:10mol%)を用いた。厚さ12nmのSbTeGe層の両側には、材料がZnSとSiOの混合物である誘電体層を設けた。ここで、L層42は相変化記録膜を有し、L層44〜L層50は追記型記録膜を有する。
光透過層34側の誘電体層は厚さ35nmのZnS:SiO(80:20mol%)膜からなり、基板32側の誘電体層は厚さ13nmのZnS:SiO(50:50mol%)膜からなる。また、基板32側の誘電体層と基板32との間には、厚さ100nmのAgPdCu合金(98:1:1mol%)からなる反射層を設けた。
この多層光記録媒体40に、L層50からL層44まで全ての記録層に記録をした状態でL層42に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層50からL層44まで全く記録をしない状態でL層42に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて評価した。このときの記録線速度は、4.9m/sとした。
層50からL層44までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.5mW〜14.0mWのときであり、本実施例のL層42の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して49%であった。
この上に信号を上書きして書き換えを行ったところ、ジッタは測定不可能であった。この媒体に、4.9m/sの記録線速度で単一周波数の8T信号を記録し、その後6.4mWのDCレーザー光を照射し、結晶化の尺度である消去率を測定したところ、書き換えが可能である25dBよりも低く、この組成をこの記録線速度で用いると消去(結晶化)が不充分であるために、書き換え不可能であることが分かった。
次に図3を参照して、実施例6に係る多層光記録媒体60について詳細に説明する。
この多層光記録媒体60は、実施例1に係る多層光記録媒体10と同様に、L層62、L層64、L層66、L層68及びL層70の5層の記録層を備える構成とした。他の構成については、実施例1と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層62、L層64、L層66、L層68及びL層70は、この順で基板32からレーザー光の入射面22の方向に並んで配置されるようにした。L層62、L層64、L層66、L層68及びL層70の間には、それぞれスペーサ層36を設け、また、L層70のレーザー光の入射側には光透過層34を設けた。
この多層光記録媒体60は、実施例1の多層光記録媒体10に対して、L層の構成のみが異なり、L層〜L層は同様の構成とした。
層62は、記録膜材料としてSbTeGe(75:20:5mol%)を用いた。ここで、L層62は相変化記録膜を有し、L層64〜L層70は追記型記録膜を有する。
層62は、光透過層34側から、厚さ35nmのZnS:SiO(80:20mol%)膜からなる誘電体層、厚さ5nmのAl層からなる誘電体層、厚さ12nmのSbTeGe層(75:20:5mol%)膜からなる記録層、厚さ5nmのAl膜からなる誘電体層、厚さ13nmのZnS:SiO(50:50mol%)膜からなる誘電体層、厚さ100nmのAgPdCu合金(98:1:1mol%)膜からなる反射層の順に構成した。
この多層光記録媒体60に、L層70からL層64まで全ての記録層に記録をした状態でL層62に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層70からL層64まで全ての記録層に記録をした状態でL層に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて評価した。このときの記録線速度は、4.9m/sとした。
層70からL層64までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが9.5mW〜15.2mWのときであり、本実施例のL層62の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して46%であった。
この上に信号を上書きして書き換えを行ったところ、ジッタは測定不可能であった。この媒体に、4.9m/sの記録線速度で単一周波数の8T信号を記録し、その後6.4mWのDCレーザー光を照射し、結晶化の尺度である消去率を測定したところ、書き換えが可能である25dBよりも低く、このL層62の記録膜の構成をこの記録線速度で用いると消去(結晶化)が不充分であるために、書き換え不可能であることが分かった。
本実施例では、実施例1と全く同じ構成の多層光記録媒体を用いた。この多層光記録媒体に、L層からL層まで全ての記録層に記録をした状態で、かつ、記録線速度を4.9m/sの条件でL層に1回記録を行った後に、又は、L層からL層まで全く記録をしない状態で、かつ、記録線速度を4.9m/sの条件でL層に1回記録を行った後に、「線速度4.9m/s、6.4mWのDCのレーザー光で記録マークを消去し、新たに記録マークを形成する」ことを各記録パワーで10回繰り返して行った。前者の記録パワーPwa、後者の記録パワーPwb及びJitterについて評価した。
層からL層までの記録状態に関わらずJitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.8mW〜13.8mWのときであり、本実施例のL層の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して44%となった。本実施例の記録パワーマージンは、実施例1の記録パワーマージンと全く同じである。
これは、記録マーク部分と、スペース部分では吸収率が異なるため、そのまま上書き記録を行う場合には、最適な記録条件に違いが生じ、記録パワーマージンが狭くなるが、消去パワーのレーザー光で記録マークを消去してから、新たに記録を行えば、最適な記録条件に違いは生じず、1回記録を行ったときと同様の記録パワーマージンが得られるためである。
[比較例1]
次に図6を参照して、比較例1に係る多層光記録媒体80について詳細に説明する。
この多層光記録媒体80は、実施例1に係る多層光記録媒体10と同様に、L層82、L層84、L層86、L層88及びL層90の5層の記録層を備える構成とした。他の構成については、実施例1と同一符号を用いることとして説明を適宜省略することとする。
層82、L層84、L層86、L層88及びL層90は、この順で基板32からレーザー光の入射面22の方向に並んで配置されるようにした。L層82、L層84、L層86、L層88及びL層90の間には、それぞれスペーサ層36を設け、また、L層90のレーザー光の入射側には光透過層34を設けた。
この多層記録媒体80は、実施例1の多層光記録媒体10に対して、L層の構成のみが異なり、L層〜L層は同様の構成とした。
層82は記録膜材料として、Si及びCuを用い、厚さ6nmのSi層と厚さ6nmのCu層とを積層した構成とした。なお、Cu層が基板32側、Si層が光透過層34側である。ここで、L層82は相変化記録膜を有し、L層84〜L層90は追記型記録膜を有する。
なお、積層したSi層とCu層の両側には、材料がZnSとSiOの混合物である誘電体層を設けた。光透過層34側の誘電体層は厚さ40nmのZnS:SiO(80:20mol%)膜からなり、基板32側の誘電体層は厚さ40nmのZnS:SiO(80:20mol%)膜からなる。また、基板32側の誘電体層と基板32との間には、厚さ100nmのAgPdCu合金(98:1:1mol%)からなる反射層を設けた。
この多層光記録媒体80に対し、L層90からL層84まで全ての記録層に記録をした状態でL層82に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwa、及び、L層90からL層84まで全く記録をしない状態でL層82に1回記録を行ったときのレーザー光の記録パワーPwbとJitterについて評価した。このときの記録線速度は、4.9m/sとした。
結果を表6及び図8に示す。
Figure 2008097802
表6及び図8に示されるように、L層90からL層84までの記録状態に関わらず、Jitterが好ましい値である10%以下となるのは、レーザー光の記録パワーが8.7mW〜10.5mWのときであり、本比較例のL層82の記録パワーマージンは、最適記録パワーに対して19%であった。
実施例1と同様の方法で、L層90における記録膜の、使用されるレーザー光における消衰係数を測定したところ、0.08であった。
この比較例においては、記録パワーマージンが実施例と比較して小さいことが分かった。
本発明者らは、種々試行錯誤の結果、実施例1〜6のように、L層の記録パワーマージンを、最適記録パワーに対して25%より大きくするためには、少なくともL層に相変化記録膜を用いるようにすると、容易に達成できることを見出した。
また、この場合、実施例1〜6におけるL層の消衰係数を0.5以下とすると、高い透過率を有するために、積層後の状態でも反射率の低下が少なくなる。このため各層の望まれる反射率が下がるために、多層の積層が容易になることが分かった。
さらに、この場合、実施例1又は実施例2における記録マークが形成されたL層に再度記録を行う場合に、記録マークの消去動作を行ってから、新たに記録マークを形成すると、更に容易に達成できることを見出した。
また、実施例7のように、記録マークが形成されたL層の記録パワーマージンを、最適記録パワーに対して25%より大きくするためには、L層に再度記録を行うときに、L層に形成された記録マークを消去、あるいは減衰させてから新たに記録マークを形成することで容易に達成できることを見出した。
なお、実施例1〜7において、多層光記録媒体10、40、60は、片面のみに記録層を備える片面記録式であるが、本発明は両面に記録層を備える両面記録式の多層光記録媒体に対しても適用可能である。
また、実施例1〜7において、L層は相変化記録膜を有し、L〜L層は追記型記録膜を有しているが、L〜L層は相変化記録膜、追記型記録膜又はこれら以外の記録膜のいずれでも構わない。
また、実施例1〜7において、多層光記録媒体10、40、60は、5層の記録層を有する多層光記録媒体であるが、本発明は3層、4層の記録層を有する多層光記録媒体や、6層以上の記録層を有する多層光記録媒体についても同等の効果を有する。
また、実施例1〜7において、多層光記録媒体10、40、60は、基板32よりも光透過層34が薄い構成であるが、本発明は、DVDのように基板と、光透過層が等しい厚さを有する光記録媒体に対しても適用可能である。
さらに、実施例1〜7において、多層光記録媒体10、40、60は、NA=0.85、波長=405nmのBlu−ray(商標)ディスクシステムを用いて評価を行ったが、本発明は、これらと異なるNAや波長に対しても適用可能である。
本発明の実施例1に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の実施例5に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の実施例6に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の実施例1に係る多層光記録媒体のL層に記録を行ったときの、レーザー光の記録パワーとJitterの関係を示す線図 本発明の実施例2に係る多層光記録媒体のL層に記録を行ったときの、レーザー光の記録パワーとJitterの関係を示す線図 本発明の比較例1に係る多層光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 従来の2層の記録層を備える光記録媒体の全体構造を模式的に示す側断面図 本発明の比較例1に係る多層光記録媒体のL層に記録を行ったときの、レーザー光の記録パワーとJitterの関係を示す線図
符号の説明
10、40、60、80…多層光記録媒体
12、42、62、82、102…第1の記録層(L層)
14、44、64、84、104…第2の記録層(L層)
16、46、66、86…第3の記録層(L層)
18、48、68、88…第4の記録層(L層)
20、50、70、90…第5の記録層(L層)
22…入射面
30…フォトディテクタ
32…基板
34…光透過層
36…スペーサ層
100…光記録媒体

Claims (11)

  1. レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体であって、
    少なくとも前記L層は相変化記録膜を有することを特徴とする多層光記録媒体。
  2. 請求項1において、
    前記L層が、使用する記録線速度において、情報の書き換えが可能であることを特徴とする多層光記録媒体。
  3. 請求項1において、
    前記L層が、使用する記録線速度において、情報の書き換えが不可能な追記型記録層であることを特徴とする多層記録媒体。
  4. 請求項1において、
    使用する記録線速度において、前記L層に記録された情報の書き換えが不可能であるように、前記L層の有する相変化記録膜の材料の組成を調整したことを特徴とする多層光記録媒体。
  5. 請求項1において、
    使用する記録線速度において、前記L層に記録された情報の書き換えが不可能であるように、前記L層の構成を調整したことを特徴とする多層光記録媒体。
  6. 請求項1乃至5のいずれかにおいて、
    前記L層、・・・、Ln−2層が追記型記録膜を有することを特徴とする多層光記録媒体。
  7. 請求項1乃至6のいずれかにおいて、
    前記Ln−1層における記録膜の、前記レーザー光の波長における消衰係数が0.5以下であることを特徴とする多層光記録媒体。
  8. レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、
    記録マークが形成された前記L層に再度記録を行う場合に、消去パワーのレーザー光を照射して、前記記録マークを消去、あるいは減衰させてから、新たに記録マークを形成することを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
  9. レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、
    記録マークが形成された前記L層に再度記録を行う場合に、前記記録マークの消去と、新たに記録マークを形成することを同時に行うことを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
  10. レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、
    前記L層に記録を行う際に、前記L層に書き換えが不可能な記録マークを形成するように、使用する記録線速度を前記L層以外の記録層に記録を行う際の記録線速度と異なるようにすることを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
  11. レーザー光の入射面から最も遠い側から、前記レーザー光の入射面に最も近い側に向かって、L層、・・・、Ln−2層、及び、追記型記録膜を有するLn−1層、の3層以上の記録層を有し、少なくとも前記L層は相変化記録膜を有してなり、それぞれの記録層にレーザー光が照射され、記録マークが形成されることにより情報が記録される多層光記録媒体への情報記録方法であって、
    前記L層に記録を行う際に、前記L層に書き換えが可能な記録マークを形成するように、使用する記録線速度を前記L層以外の記録層に記録を行う際の記録線速度と異なるようにすることを特徴とする多層光記録媒体への情報記録方法。
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