(57)【要約】【課題】従来の設計線速範囲よりも広い記録線速範囲においてオーバーライト特性が良好であり、かつ高温高湿環境下で保存した場合でも十分な信頼性を有する相変化型光記録媒体とその記録方法の提供。【解決手段】（１）低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）より高いパワーのレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）が、記録可能な記録線速範囲内に存在する相変化型光記録媒体。（２）反射率低下線速に対し、該線速以下の記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍以上に設定し、該線速を超える記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）の平均値を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍未満に設定する相変化型光記録媒体の記録方法。【選択図】　　　　図２
2004063002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも相変化記録層と反射層を有し、かつ少なくともＣＡＶ記録によるオーバーライトが可能な記録線速範囲以上の記録線速範囲を有する光記録媒体であって、低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）より高いパワーのレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）が、記録可能な記録線速範囲内に存在することを特徴とする相変化型光記録媒体。
【請求項２】
反射率低下線速が最高記録線速の０．５倍以上の範囲に存在することを特徴とする請求項１記載の相変化型光記録媒体。
【請求項３】
反射率低下線速が３〜２０ｍ／ｓの範囲にあることを特徴とする請求項１又は２記載の相変化型光記録媒体。
【請求項４】
記録層材料の組成式をＸαＳｂβＴｅγ（α、β、γは原子％、α＋β＋γ＝１００）として、ＸはＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｔｂの中から選ばれる少なくとも１種の元素であり、０＜α≦１２、６０≦β≦８５、１５≦γ≦３５であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【請求項５】
低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）以上のレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）に対し、反射率低下線速以下の記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍以上に設定し、反射率低下線速を超える記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）の平均値を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍未満に設定することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の相変化型光記録媒体の記録方法。
【請求項６】
少なくとも記録可能線速範囲、請求項５記載の記録方法を実施するための消去パワーと記録パワーの比、及び反射率低下線速が予め記録されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを照射することにより記録層材料に光学的な変化を生じさせて情報の記録、再生を行ない、かつ書換えが可能な相変化型光記録媒体に関するものであり、ＣＡＶ記録に対応可能な線速以上の記録可能線速範囲を有する相変化型光記録媒体とその記録方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
高線速、高密度記録に対応する書き換え可能な光ディスクは、特にパーソナルコンピューター用途に用いようとする場合、ＣＡＶ記録が可能な光ディスクシステムが消費電力やパケットライト時の記録動作の高速化に有利であるため、光記録媒体に対してはより広い記録可能線速範囲が求められてきている。
色素材料を用いるライトワンスタイプの光記録媒体においては、材料に対する要求よりも、記録装置側、特にライトパワーレンジを広く設定可能にすることにより広い記録可能線速範囲を得ることが容易であるが、相変化を利用する書き換え型光記録媒体においては、記録層材料の最適化が必要であり、更にＣＡＶ記録可能な線速範囲以上の広い記録線速範囲を有し、かつ高速記録可能な媒体を得ようとすると媒体全体の設計を最適化し更に記録方法の見直しを行う必要がある。
従来例における相変化型光記録媒体の設計指針としては、記録方法をあまり複雑化せずに済むように反射率がハイレベルからローレベルに転移する線速に対し、該線速以下の線速範囲を記録可能線速範囲としてきた。しかし、最近のように高い記録線速と更に広い記録可能線速範囲が求められるようになってくると、材料による記録線速の高速化だけでは記録マークの保存信頼性が低下してしまうなどの問題が顕在化する。
【０００３】
本発明に近い公知技術としては、特開平１１−１１５３１３号公報に、低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）より高いレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速と同じ意味を持つ再結晶化上限線速度が２．５〜５．０ｍ／ｓである光記録媒体が開示されている。
また、本発明者等は、先願（特願２００１−０４１０１０号）において、光記録媒体のレーザー光のＣＷ照射により反射率がハイレベルからローレベルに転移する線速範囲が８ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ以下であり、記録可能な線速範囲が１．２ｍ／ｓ以上３０ｍ／ｓ以下であり、更に上記転移する線速範囲が、読み取り装置の最高線速の１倍から１．５倍の範囲にある光記録媒体を提案した。
しかし、これらの発明は、何れも後述する図２における反射率低下線速よりも低速側を記録線速として使用するものであって、本発明のように反射率低下線速の両側（低速側と高速側）を使用するものではない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の設計線速範囲よりも広い記録線速範囲においてオーバーライト特性が良好であり、かつ高温高湿環境下で保存した場合でも十分な信頼性を有する相変化型光記録媒体とその記録方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）〜６）の発明（以下、本発明１〜６という）によって解決される。
１）　基板上に少なくとも相変化記録層と反射層を有し、かつ少なくともＣＡＶ記録によるオーバーライトが可能な記録線速範囲以上の記録線速範囲を有する光記録媒体であって、低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）より高いパワーのレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）が、記録可能な記録線速範囲内に存在することを特徴とする相変化型光記録媒体。
２）　反射率低下線速が最高記録線速の０．５倍以上の範囲に存在することを特徴とする１）記載の相変化型光記録媒体。
３）　反射率低下線速が３〜２０ｍ／ｓの範囲にあることを特徴とする１）又は２）記載の相変化型光記録媒体。
４）　記録層材料の組成式をＸαＳｂβＴｅγ（α、β、γは原子％、α＋β＋γ＝１００）として、ＸはＡｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎ、Ｐ、Ｂｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｔｂの中から選ばれる少なくとも１種の元素であり、０＜α≦１２、６０≦β≦８５、１５≦γ≦３５であることを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
５）　低速側において最適なオーバーライト特性が得られる消去パワー（Ｐｅ）以上のレーザー光の連続照射により反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）に対し、反射率低下線速以下の記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍以上に設定し、反射率低下線速を超える記録線速においては、消去パワー（Ｐｅ）の平均値を記録パワー（Ｐｗ）の０．４倍未満に設定することを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の相変化型光記録媒体の記録方法。
６）　少なくとも記録可能線速範囲、５）記載の記録方法を実施するための消去パワーと記録パワーの比、及び反射率低下線速が予め記録されていることを特徴とする１）〜４）の何れかに記載の相変化型光記録媒体。
【０００６】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
図１は本発明の相変化型光記録媒体の基本的な構成を示す図であり、案内溝を有するポリカーボネートなどのプラスチック基板上に各層を積層することにより作成される。図１（ａ）は斜視図であり、一部切り欠いた状態を示している。図１（ｂ）は、該切り欠き部の断面図である。
処方は以下の通りであり、既に製品化されているＣＤ−ＲＷやＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷなどの光記録媒体と殆ど同じ構成である。
上部保護層及び下部保護層は、各種気相成長法、例えば真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等により形成できる。
保護層の材料はＺｎＳ−ＳｉＯ２が一般的であり、他の酸化物、窒化物、炭化物、硫化物やそれらの混合物を単層で又は多層化して用いることができる。
【０００７】
膜厚は、その機能、即ち耐熱層、多重干渉層としての機能によっても異なる。
下部保護層の場合は、４０〜１１０ｎｍ又は１７０〜２３０ｎｍが好ましく、単層でも２層以上の多層構成としてもよい。４０ｎｍ未満では記録層を基板の影響から保護する機能が働かなくなり、２３０ｎｍを超えると界面剥離を生じ易くなる。また、１１０〜１７０ｎｍでは、反射率が高くなり過ぎ、記録マークとスペース部の反射率差の変調度が小さくなるため、現在の記録システムでは使いにくいものとなってしまう。
上部保護層の場合は、１０〜３５ｎｍとするのがよい。１０ｎｍ未満では記録感度が悪くなり、３５ｎｍを超えると熱が篭り過ぎてしまう。上部保護層も単層だけでなく２層以上の多層構成としてもよい。
【０００８】
相変化記録層は一般的にはスパッタ法により膜形成が行われ、その膜厚は１０〜３０ｎｍがよい。１０ｎｍより薄いと光吸収能が低下し記録層としての機能を失う。また、３０ｎｍを超えると記録感度が悪くなる。
反射（放熱）層としては各種金属が使用可能であるが、特にＡｌ−Ｔｉ、Ａｌ−Ｎｉ、Ａｌ−Ｍｎ、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｚｒ、Ａｌ−Ｓｉ等のＡｌ合金、或いはＡｇやＡｇ−Ｐｄ、Ａｇ−Ｉｎ等のＡｇ合金が望ましい。
反射層は、真空蒸着法、スパッタリング法、電子ビーム蒸着法等により形成され、その膜厚は６０〜３００ｎｍがよい。６０ｎｍ未満では放熱効果が得られなくなり記録特性が悪い。また、３００ｎｍを超えると界面剥離を生じ易くなる。
【０００９】
図２は、本発明４の記録層材料の中から代表的な組成の材料を選んで光記録媒体を作製し、ある一定の消去パワーレベル（Ｐｅ）のレーザー光を照射しながら記録線速を変えた場合の反射率を調べたものであるが、このような現象は相変化型光記録媒体に特有のものである。
即ち、図２は、低速側においてオーバーライトを行った場合に最適な記録特性が得られるパワーレベルより約１５％高い値のレーザー光を用いて試験を行った結果を模式的に示したものであり、線速を増加していくと、反射率が低下し始める線速（反射率低下線速）があることを示している。上記低速側とは請求項１においても用いているが、図中に矢印で示した反射率が低下し始める線速よりも低速側（図２中、反射率の線速依存性曲線の平坦な部分）という意味である。
記録に用いたストラテジの基本的なパターンを図３に示した。
この反射率低下線速は、記録層の組成比、例えばＳｂとＴｅの組成比や添加する元素Ｘの材料や組成比により制御が可能である。
【００１０】
現在製品として市販されているＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷではこの反射率低下線速より低速側で記録を行うことによってあまり記録ストラテジを変更せずに内周と外周のスピード差が約２．５倍程度のＣＡＶ記録可能な線速範囲を設定してきたが、近年、高速記録の要求から記録可能線速の範囲は非常に大きくなってきており、単純に記録層材料を最適化するだけでは、解決できなくなってきている。
例えばＤＶＤにおいて内周を２倍速である７ｍ／ｓに設定しＣＡＶ記録を可能にしようとすると、外周では５倍速である１７．５ｍ／ｓという線速で記録可能な媒体とする必要があり、約３．５ｍ／ｓから８．５ｍ／ｓの記録線速である内周１倍速ＣＡＶ記録の倍の線速範囲となる。
【００１１】
このような、広い線速領域を同一媒体で実現するためには、本発明１に示すように、媒体の記録線速設計思想を、反射率低下線速以内で記録を行う手段から、反射率低下線速を超えた線速範囲も使用する手段に切り替える必要が生ずる。
例えば、上述した２倍速から５倍速を可能にする場合を考慮して従来の設計思想によって１７．５ｍ／ｓという線速を超える記録層材料をその組成変更により得ようとした場合には、材料の結晶化速度が速くなり過ぎることによって、記録マークであるアモルファス相の保存安定性が極端に悪くなってしまうという不具合があるのに対し、例えば８．５ｍ／ｓの最高線速のＤＶＤ＋ＲＷで用いられているような記録層材料は１０ｍ／ｓ前後の反射率低下線速を有すると考えられるが、この程度の反射率低下線速の記録層材料を使用し、反射率低下線速より高速側も記録可能な範囲として設定できれば、材料の結晶化速度が速くなり過ぎることがなくなり、保存安定性が悪化するのを防止できることになる。
【００１２】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１３】
実施例Ａ
表１に、記録層の膜厚を２０ｎｍ、下部保護層（誘電体層）の膜厚を７０ｎｍ、上部保護層（誘電体層）の膜厚を２０ｎｍ、反射層の膜厚を１４０ｎｍとしてポリカーボネート基板上にスパッタ法により成膜した光記録媒体について、記録層材料により反射率低下線速を変化させた試料１〜９に対し１０回オーバーライトしたときの記録特性と、この条件により得られた記録マークの保存安定性の記録線速依存性について評価した例を示す。
上部及び下部保護層に用いた材料は硫化亜鉛（ＺｎＳ）と酸化シリコン（ＳｉＯ２）の混合物であり、記録材料はＳｂＴｅに対し原子比で約３％のＧｅ、同じく約３％のＩｎ、約１％のＡｇを添加したものである。
反射率低下線速を変化させるためには、基本的にはＳｂとＴｅの混合比を変化させた。具体的にはＳｂの混合比を６０〜８５％の間で変化させて所定の線速を得た。線速を微調整するためＧｅ、Ｉｎ、Ａｇの添加量についても上記値を多少変えた場合もある。
記録密度や記録条件（ＮＡ＝０．６５、波長６６０ｎｍ、）は書き換え型ＤＶＤと同じであるが、記録ストラテジは本発明５に示すように、反射率低下線速以下では、ＰｅをＰｗの０．４５〜０．５５倍の範囲で最適化し、反射率低下線速を超える線速の場合には、ＰｅをＰｗの０．２５〜０．３５倍の範囲で最適化して用いた。記録パワーＰｗは、６ｍＷから最大２０ｍＷまでの条件で最適化して用いた。反射率低下線速が高い媒体ほど記録パワーを大きくする必要があった。
【００１４】
記録特性を示すジッタは、チャネル周期Ｔｗに対するマークエッジのばらつきσ／Ｔｗで評価し、現在の書き換え型ＤＶＤの規格値である９％以下を十分に満足する場合は「○」、９％台程度の場合は「△」、１０％以上となってしまう場合には「×」の記号で示す。そして、「○」「△」の場合は使用可能と判断する。
また、保存安定性に関しては、温度８０℃、湿度８５％の条件下で３００時間後のジッタ上昇により評価し、ジッタ上昇が１％以下であれば「○」、これ以上３％以下では「△」、３％を超える場合には「×」の記号で示した。
本発明５に示すような記録ストラテジを用いて記録した場合、実施例から分るように４倍速程度の記録線速領域においては、記録媒体の反射率低下線速を本発明２に示すように最高使用線速の０．５倍以上とした場合において広い記録可能線速範囲が得られる。更に高速の５倍速記録を達成しようとする場合には、保存安定性の問題による上限が生ずるため、反射率低下線速を最高使用線速の０．５〜０．８倍に設定するのが好ましい。保存安定性が確保できる具体的な反射率低下線速は、ＤＶＤに適用する場合には、１倍速が約３．５ｍ／ｓであるため、３〜２０ｍ／ｓの範囲内、望ましくは３〜１６ｍ／ｓの範囲内に設定するのが良い。
【００１５】
表１のデータの対象となった試料と同じ光記録媒体を用い、上記本実施例の記録ストラテジを、従来通りのＰｅ条件をあまり変えない記録ストラテジに変更した点以外は、本実施例と全く同様にして記録を行い評価した結果を比較例として表２に示す。
表１、表２の結果から、従来通りの記録ストラテジでは十分な線速範囲が得られず、本発明５のストラテジ設定は、広い線速範囲を得ようとした場合に非常に有効な手段であることが分る。
記録ストラテジに関しては、反射率低下線速以下では、ＰｅをＰｗの０．４０倍以上とすることにより既記録マークの消去特性が向上し、良好なオーバーライト特性が得られる。更に望ましくは０．４５〜０．５５倍の範囲とすることによりジッタなどの記録特性が最適化できる。
一方、反射率低下線速を超える場合には、ＰｅをＰｗの０．４０倍以上とすると、オーバーライト部分がアモルファス化することにより全体の反射率が低下してしまって、殆ど記録できない状態となってしまうため、ＰｅはＰｗの０．４０倍未満にする必要がある。またそれに伴って、最適な既記録マークの消去特性が得られるＰｅ条件も反射率低下線速以下の条件に比較し、低下することも確認されたが、Ｐｅが０．２０倍未満の場合にはオーバーライト時に消し残りを生じてしまうため、好ましいＰｅの設定範囲はＰｗの０．２５〜０．３５倍である。
本実施例においては、反射率低下線速以下では、ＰｅをＰｗの０．４５〜０．５５倍の範囲、反射率低下線速を超える場合には、０．２５〜０．３５倍で最適化して用いた。
【００１６】
更に、Ｐｅの波形の状態は、図３に示すような連続光としても十分な記録特性が得られるが、この部分をパルス状にしてもよく、その平均パワーが上記パワー範囲内であれば良いことも実験により確認されている。また、この場合のＰｅの設定値は最適なＰｗの値に対する比である。
反射率が低下する線速を制御する方法は記録層材料による。材料は特に限定されないが、現在の技術を用いて線速をコントロールしようとする場合には、本発明４に示す元素を用い、その組成範囲で適宜組み合わせて用いることによって、設定することが好ましい。
具体的には、組成の大部分を占めるＳｂとＴｅの比をＳｂリッチな組成比（Ｓｂが６０原子％以上）とすることによって高速記録可能な媒体を得ることができる。しかしＳｂ比をあまり大きくし過ぎると記録マークの保存安定性が損なわれるため、Ｓｂ比は８５原子％以下、望ましくは８０原子％以下とするのが良い。
【００１７】
【表１】
2004063002.tif 000003
【００１８】
【表２】
2004063002.tif 000004
【００１９】
実施例Ｂ
更に、本発明の光記録媒体に本発明６に示す情報を予め記録する方法として、案内溝に、ある周期のウォブルを形成し、記録可能線速範囲と本発明５の消去パワー比と記録パワーの比を含む記録ストラテジ条件とその切り替え線速をデータ化し、上記ウォブルの位相を反転することによって入力するようにした。
この媒体を記録装置に導入した場合、記録装置はこの情報を読み取り、適切な記録線速と記録ストラテジを設定できるようになり、安定した記録システムが実現できた。
この方法以外に媒体にデータを入力する手段としては、ＲＯＭに用いられているようなピットを用いる方法も使用可能である。
【００２０】
【発明の効果】
本発明１〜３によれば、記録可能な線速範囲の広く、高線速記録が可能な光記録媒体を提供できる。
本発明４によれば、従来公知の記録層材料を用いた、設計し易い光記録媒体を提供できる。
本発明５によれば、反射率が低下し始める線速を超えた線速範囲においても十分な記録特性が得られ、記録可能線速範囲を拡大できる記録方法を提供できる。
本発明６によれば、安定した記録システムを実現可能な光記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の相変化型光記録媒体の基本的な構成を示す図。
（ａ）　斜視図
（ｂ）　（ａ）の切り欠き部の断面図
【図２】本発明の光記録媒体に対し、ある一定の消去パワーレベル（Ｐｅ）のレーザー光を照射しながら記録線速を変えた場合の反射率の変化を模式的に示す図。
【図３】記録ストラテジの基本的なパターンを示す図。
【図１】
2004063002.tif 000005
【図２】
2004063002.tif 000006
【図３】
2004063002.tif 000007