(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．２μｍ間隔の案内溝が形成された厚さ１．２ｍｍの透明基板上に下部誘電体層、記録層、上部誘電体層、反射放熱層が順次積層され、案内溝の蛇行により周波数変調されたアドレス情報が記録されており、且つ繰り返し記録が可能な相変化型光情報記録媒体であって、前記周波数変調は、走査速度１．０ｍ／ｓにおいて２２．０５±１ｋＨｚであり、復調されたアドレス情報がマーク長変調であり、そのジッタを、記録層に記録された情報の変調度Ｍに対してＴσ（Ｍ）で表わし、アドレス情報の基本クロックＴ０に対する相対的なジッタをＪ（Ｍ）として、即ち、Ｊ（Ｍ）＝Ｔσ（Ｍ）／Ｔ０として、０．１２≦Ｊ（Ｍ）／Ｍ≦０．１７であり、かつ、Ｍ≧０．５５、Ｊ（Ｍ）≦０．１であることを特徴とする相変化型光情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、ＰＤ等の繰り返し記録可能な光情報記録媒体、特に相変化型光ディスクに代表される光情報記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
近年、光情報記録媒体の高速記録化、高密度記録化が進んでいる。特に繰り返し記録が可能な相変化材料を記録層材料として用いた光ディスクが広く普及してきており、その代表例として、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等が挙げられる。
これらの光ディスクには、ＡＴＩＰ又はＡＤＩＰと呼ばれる媒体上の一意的かつ絶対的なアドレス情報が、案内溝であるグルーブの蛇行によりＦＭ変調された信号として記録されているが、記録の高速化、高密度化に伴い、これらのアドレス情報の読み出しは困難になり、更に繰り返し記録による案内溝と記録層へのダメージでアドレスエラーの発生が増加し、それ以上の繰り返し記録が不可能になるという問題が生じている。
このアドレスエラーは、記録される信号がアドレス信号にノイズとして影響することによりアドレス信号のジッタが上昇することに起因するが、案内溝の蛇行により周波数変調されたアドレス情報のジッタと変調度に関して考察した従来技術は、本発明者の知る限り存在しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アドレスエラーの原因となるアドレス情報のジッタと記録信号の信頼性に影響する変調度の関係を最適化し、高速、高密度で繰り返し記録可能な光情報記録媒体の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、次の１）の発明によって解決される。
１）  １．２μｍ間隔の案内溝が形成された厚さ１．２ｍｍの透明基板上に下部誘電体層、記録層、上部誘電体層、反射放熱層が順次積層され、案内溝の蛇行により周波数変調されたアドレス情報が記録されており、且つ繰り返し記録が可能な相変化型光情報記録媒体であって、前記周波数変調は、走査速度１．０ｍ／ｓにおいて２２．０５±１ｋＨｚであり、復調されたアドレス情報がマーク長変調であり、そのジッタを、記録層に記録された情報の変調度Ｍに対してＴσ（Ｍ）で表わし、アドレス情報の基本クロックＴ０に対する相対的なジッタをＪ（Ｍ）として、即ち、Ｊ（Ｍ）＝Ｔσ（Ｍ）／Ｔ０として、０．１２≦Ｊ（Ｍ）／Ｍ≦０．１７であり、かつ、Ｍ≧０．５５、Ｊ（Ｍ）≦０．１であることを特徴とする相変化型光情報記録媒体。
【０００５】
以下、上記本発明について詳しく説明する。
本発明の光情報記録媒体は、透明基板上に１層以上の記録層を有するが、図１に示すような層構成が好ましい。
即ち、透明基板（１）上に、下部保護層（２）、記録層（３）、上部保護層（４）、反射放熱層（５）を順次積層する。また、反射放熱層の上にオーバーコート層（６）や印刷層を設けても良く、透明基板の裏面に傷つき防止用のハードコート層（７）を設けても良い。
透明基板は、媒体を記録・再生する光の波長領域において透明でなければならない。
透明基板材料としては、ガラス、セラミックス、樹脂などが挙げられるが、透明性及び成型の容易さから、樹脂を用いるのが好ましい。
このような樹脂としては、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられるが、成型性、光学特性、コストの点で優れたポリカーボネートやアクリル系樹脂が好ましい。
透明基板上には、蛇行した案内溝（グルーブ）が形成されている必要があり、その蛇行は媒体の再生される線速度に対してキャリア周波数ｆ０で蛇行していることが必要である。また、この蛇行にはｆ０に対して±Δｆの範囲で２値化されたアドレス情報が周波数変調されて記録されていることが必要である。
変調の具体例として、ＣＤ−ＲＷにおけるＡＴＩＰ変調、ＤＶＤ−ＲＷにおけるＡＤＩＰ変調等が挙げられる。
【０００６】
下部保護層、上部保護層には、熱特性、光学特性の点から誘電体を用いる。
誘電体としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＺｒＯ２等の酸化物；Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＢＮ、ＺｒＮ等の窒化物；ＺｎＳ、Ｉｎ２Ｓ３、ＴａＳ４硫化物；ＳｉＣ、ＴａＣ、Ｂ４Ｃ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ等の炭化物；ダイヤモンド状炭素などが挙げられ、単体で又は２種以上混合して用いられる。
各保護層は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の真空成膜法を用いて成膜されるが、生産性・低コスト性から、スパッタリング法を用いるのが好ましい。
下部保護層、上部保護層の材料及び膜厚は、それぞれ独立に且つ任意に設定できる。膜厚については、光学特性や熱特性の点から最適値を設定するが、通常、１０〜５０００ｎｍ程度である。
【０００７】
記録層には相変化型記録材料を用いる。
光情報記録媒体に適した相変化型記録材料としては、合金系の材料が一般的であり、ＧｅＴｅ、ＧｅＴｅＳｅ、ＧｅＴｅＳ、ＧｅＳｅＳｂ、ＧｅＡｓＳｅ、ＩｎＴｅ、ＳｅＴｅ、ＳｅＡｓ、ＧｅＴｅ−（Ｓｎ，Ａｕ，Ｐｄ）、ＧｅＴｅＳｅＳｂ、ＧｅＴｅＳｂ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＡｇＩｎＳｂＴｅなどが例示できる。特に本発明の光情報記録媒体ではＡｇＩｎＳｂＴｅ合金を主成分とすることが好ましい。
各元素の組成比は、記録線速度によって最適化されるが、７ｍ／ｓ以上の記録線速度での高い記録特性を実現するには、組成がＡｇαＩｎβＳｂγＴｅδで表される合金を主成分とし（ここで、α、β、γ、δは記録層の構成元素全体に対する原子パーセント）、かつ、α、β、γ、δが次の範囲にあるものが好ましい。
０．１≦α≦７．０
２．０≦β≦１０．０
６４．０≦γ≦９２．０
５．０≦δ≦２６．０
α＋β＋γ＋δ≧９７
【０００８】
各組成比は熱的特性及び光学的特性から決定される。本発明では対物レンズで集光された光ビームを媒体の記録層近傍に照射することにより記録を行う。対物レンズの開口数（ＮＡ）は、０．５０〜０．７０の範囲が好ましく、光ビームの波長は６００〜８００ｎｍの範囲が好ましい。更に媒体に照射するエネルギーは記録装置のコスト及び性能を考慮すると１０〜４０ｍＷの範囲が好ましい。
上記のような光記録条件を対象として考慮し各組成比を最適化する必要があるが、合金記録層の基本的な特性は主にＳｂとＴｅの組成比によって決定される。上記の記録条件を考慮した場合、ＳｂとＴｅの組成（γ、δ）の範囲は６４．０≦γ≦９２．０、５．０≦δ≦２６．０であることが好ましく、この数値範囲よりもγが低いか又はδが高い場合は、結晶化が困難な熱特性となるため高速記録に対応することができない。一方、前記数値範囲よりも高いγと低いδになるとアモルファス状態を形成することが著しく困難となり、より高いエネルギーのビームを照射する必要が出てくる。その結果、媒体に多量のエネルギーが印加されるため媒体の熱履歴による劣化が進行し、媒体の多数回記録の寿命が低下してしまう。
【０００９】
Ａｇ及びＩｎの組成比は媒体の信頼性に大きく影響する。多数回の連続再生及び高温環境下でのアモルファスマークの安定性を向上させるためには、０．１≦α≦７．０、２．０≦β≦１０．０であることが好ましい。
また、上記の組成比を満足する合金系に任意の元素を不純物として混入しても良く、混入する不純物としては、Ｂ、Ｎ、Ｃ、Ｏ、Ｓｉ、Ｐ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕが例示できる。
記録層は、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の真空成膜法で積層されるが、生産性・低コストの点からスパッタリング法を利用するのが望ましい。
【００１０】
反射放熱層は、記録・再生光を反射し、かつ、記録時に発生する熱を放散する機能を有する。
反射放熱層の材料としては、一般に金属及び合金が用いられ、例としてＡｇ、Ａｕ、Ａｌ又はこれらの金属に、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｃ等を１種以上混合した合金が挙げられるが、熱的特性、光学的特性、生産性等を考慮すると、Ａｌを主成分とする合金を用いるのが好ましい。
合金の組成及び膜厚は任意に設定でき、熱的特性及び光学的特性の観点から最適化するのが望ましい。
【００１１】
オーバーコート層には、光硬化樹脂、電子線硬化樹脂等を主成分とする樹脂材料を用いる。このような樹脂としては、成膜性、硬化の簡易性の点から光硬化樹脂を主成分とする樹脂材料を用いることが望ましい。光硬化樹脂としては、紫外線硬化樹脂が一般的である。
成膜方法としては、ディッピング法、スピンコート法等が例示できる。
また、媒体のオーバーコート層上に１層以上の印刷層を設けて、レーベルを作成したり、基板の裏面上にハードコート層を設けて引っ掻き強度を向上させても良い。
印刷層の材料としては公知の光硬化インクが使用でき、成膜はスクリーン印刷を用いるのが一般的である。ハードコート層の材料及び成膜方法はオーバーコート層と同様のものが利用できる。
更に、２つの媒体のオーバーコート層面同士を貼り合わせて両面型光情報記録媒体とすることも出来る。
【００１２】
本発明の光情報記録媒体には成形基板上の案内溝にアドレス情報が付加されていなくてはならない。アドレス情報は数値で表現できるものであるため２値情報（デジタル）として媒体上に記録可能である。このような情報を媒体上に記録したり通信情報として取り扱う場合には符号化する必要がある。このような符号化の方法を一般的に変調と呼び、その例としてはマーク長変調（パルス幅変調、パルス長変調、ＰＷＭ）やマーク位置変調等が挙げられるが、情報の高密度化及び高速記録、高速再生、高速転送には、マーク長変調の方が好ましい。
本発明の光情報記録媒体においては、マーク（負のパルス）とランド（正のパルス）の基本クロック周期の整数倍に量子化された長さで変調するマーク長変調(パルス幅変調、ＰＷＭと呼ばれる)であることが必要である。このような変調は一定の規則によって変調される必要があり、マーク又はランドの長さ（パルスの長さ）の配列、種類に規則又は禁則を設けるのが一般的である。
このような変調方式の例としては、ＥＦＭ変調（８ビットを１４ビットの配列で表し、クロックの３〜１１倍のマーク長又はランド長に変調する）、ＣＤ−Ｒ／ＲＷのＡＴＩＰに用いられる変調（２４ビットのアドレスデータをクロックの１〜３倍のマーク又はランド長の配列に変調する）を挙げることができる。
【００１３】
このように変調された情報を更に周波数変調する。
アドレスを周波数変調させて案内溝に記録する手法は光ディスクで一般的に使用されており、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷでのＡＴＩＰ、ＤＶＤ−ＲＷでのＡＤＩＰ等が例として挙げられる。
アドレス情報の変調周波数の帯域は、情報記録信号（ピット、ランド）と帯域をずらすのが一般的であり、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷでは、２２．０５ｋＨｚ±１ｋＨｚで周波数変調を行っている。
周波数変調させて記録されたアドレス情報を記録・再生装置で復調し２値化したときのジッタをＴσ（Ｍ）とし、アドレス情報の基本クロックＴ０に対する相対的なジッタをＪ（Ｍ）として、即ち、Ｊ（Ｍ）＝Ｔσ（Ｍ）／Ｔ０として、横軸に変調度Ｍ、縦軸にＪ（Ｍ）を取り、Ｊ（Ｍ）／Ｍの傾向を模式的に示したのが図２である。
図２から判るように、Ｔσ（Ｍ）は、記録情報の信号の振幅である変調度Ｍの増加と共に上昇する傾向がある。これは、高周波の反射率変動に相当する記録情報の振幅が、ノイズ成分として案内溝に記録されたアドレス情報に影響するためである。変調度Ｍが小さい程、ノイズ成分は軽減されアドレス情報のジッタＴσ（Ｍ）は低下する。
【００１４】
このような傾向は案内溝の間隔が狭いほど、隣接する案内溝からの影響（クロストーク又はクロスイレース）が増大するため顕著になる。しかし、高密度記録を行なうためには案内溝の間隔を狭める必要がある。
上記のようにＭとＪ（Ｍ）の関係の最適化が必要になるのは（効果的になるのは）、ＣＤ−Ｒ／ＲＷの案内溝間隔である１．６μｍ以下の場合であり、更に好ましくは１．２μｍ以下の場合である。
また高密度化には案内溝の間隔に下限があるが、これは記録・再生に使用するビームスポットのサイズにより決定され、ビームスポットのサイズは記録再生に使用する光学系つまり対物レンズの開口数（ＮＡ）、光源の波長などにより決定される。
現在、実用化が検討されている媒体では、開口数０．８５の対物レンズと波長４０５ｎｍの光源を用いた記録・再生光学系で案内溝間隔０．３３μｍのものが報告されている。
ジッタＴσ（Ｍ）が高くなると、記録装置が媒体上のアドレスを読み出せなくなるため、それ以上の繰り返し記録は不可能となり、繰り返し記録性能が低下してしまう。一方、変調度Ｍを低くすると、記録信号のＳ／Ｎ比が低下し、再生信号の信頼性が著しく低下する。
従って、アドレス情報のジッタＴσ（Ｍ）と変調度Ｍの比率が最適な範囲にあるようにする必要がある。
【００１５】
図２の線Ａは、Ｊ（Ｍ）／Ｍが低い場合に相当し、高い変調度Ｍでかつ低いＪ（Ｍ）となるので良好な媒体と言える。しかし、このような媒体は変調度Ｍを高くすることができるため、多数回の記録を行うとＲＦ信号のジッタ（ＲＦジッタ）が悪化する傾向にある。
一方、図２の線Ｂは、Ｊ（Ｍ）／Ｍが高い場合に相当し、低い変調度Ｍで高いＪ（Ｍ）となってしまっている。そのため、Ｊ（Ｍ）を低く抑えるためには、変調度Ｍを低く抑える必要があり、ＲＦ信号のＳ／Ｎ比が落ちてしまう。しかし、変調度Ｍを抑えることにより、多数回の記録でもＲＦジッタが良好になる傾向が出てくる。
最適な比率を実現するためには、規格化されたアドレスジッタＪ（Ｍ）＝Ｔσ／Ｔ０と変調度Ｍの比が、少なくともＪ（Ｍ）／Ｍ≦０．１７を満足する必要がある。Ｊ（Ｍ）／Ｍの値の制御は、各層の膜厚、材料、案内溝の蛇行量を最適化することで実現できる。
しかし、多数回の繰り返し記録（オーバーライト）を行うと、記録層、案内溝に熱的ダメージが蓄積され、Ｊ（Ｍ）は上昇する傾向にある。そのため、多数回記録特性を確保するには、変調度Ｍは低い方が良い。最適な変調度ＭはＪ（Ｍ）との比で規定でき、Ｊ（Ｍ）／Ｍ≧０．１２であることが好ましい。
また、変調度Ｍは、オレンジブックの規格値を参考にすると、０．５５以上であることが好ましく、Ｊ（Ｍ）は、０．１以下であることが好ましい。
【００１６】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例により限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
螺旋状の連続した案内溝（グルーブ）を転写した厚さ１．２ｍｍの円盤状ポリカーボネート透明基板に、下部誘電体層、記録層、上部誘電体層、反射放熱層、オーバーコート層を順次積層し相変化型光情報記録媒体を作成した。
更に詳しく説明すると、螺旋状のグルーブは１．２μｍ間隔とした。グルーブは蛇行しており、そこに書き換え型コンパクトディスクの規格に準じた方法でＡＴＩＰ（Ａｂｓｏｌｕｔｅ  Ｔｉｍｅ  Ｉｎ  Ｐｒｅｇｒｏｏｖｅ）とよばれるアドレス情報を、グルーブの蛇行を用いて記録した。アドレス情報は、グルーブの蛇行に線速１．０ｍ／ｓに対して２２．０５ｋＨｚ±１ｋＨｚの周波数変調で記録した。
グルーブは、溝深さ４５ｎｍ、溝幅５００ｎｍとし、蛇行の振幅量は後述するＡＴＩＰジッタが指定の範囲に入るように調整し、その振幅（ピーク−ピーク）は４０〜１２０ｎｍとした。
この透明基板上に、下部誘電体層（保護層）として、ＺｎＳにＳｉＯ２を１０ｗｔ％混合した誘電体を１００ｎｍの膜厚で積層した。成膜には、真空成膜法の一つであるＡｒガスを用いたＲＦスパッタリング法を用いた。
次に、ＡｇＩｎＳｂＴｅを主成分とする合金からなる膜厚２０ｎｍの記録層を成膜した。この合金の組成比はα＝１．０、β＝８．０、γ＝６６、δ＝２４とした。成膜には、ＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いた。
次に、下部誘電体層と同様の手法を用いて、下部誘電体層と同一の材料からなる膜厚４０ｎｍの上部誘電体層（保護層）を積層した。
次に、記録層と同様の手法を用いて、ＡｌＴｉ合金からなる膜厚１５０ｎｍの反射放熱層を積層した。
最後に、紫外線硬化樹脂をスピンコート法で塗布し、紫外光を照射して硬化しオーバーコート層とした。
【００１８】
以上のようにして作成した光情報記録媒体は、通常のＣＤ−ＲＷの評価装置で記録、消去、再生可能なものであった。
また、案内溝の振幅量を変えることにより、Ｊ（Ｍ）／Ｍの異なるサンプルを作成し、これらのサンプルにオレンジブック記載の方法を用いて８倍速（但し線速は８．０ｍ／ｓ）で１回だけ記録を行い、ＡＴＩＰジッタＴσ（Ｍ）と変調度Ｍを測定してＪ（Ｍ）／Ｍを求めた。
また、同様にして、１回だけオーバーライトしたとき、及び１０００回オーバーライトしたときのＲＦジッタを測定した。その結果を図３に示す。
図３から判るように、オーバーライト１回目（ＤＯＷ１）及びオーバーライト１０００回後（ＤＯＷ１０００）のＲＦジッタを、共に０．１以下に押さえるためには、Ｊ（Ｍ）／Ｍは次の範囲にあることが好ましい。
０．１２≦Ｊ（Ｍ）／Ｍ≦０．１７
また、前述のように、変調度Ｍは０．５５以上であることが好ましく、Ｊ（Ｍ）は０．１以下であることが好ましいため、良好な媒体の範囲は図４に示す着色した範囲となる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、アドレス情報のジッタと変調度の比が低く、高振幅の記録信号を確保しつつ、アドレス情報のジッタが低くなるため、アドレスエラーの発生し難い、多数回記録が可能な相変化型光情報記録媒体を提供できる。
また、アドレス情報のジッタと変調度の比を最適な範囲に設定しているため、多数回目のオーバーライトでも、記録情報のジッタを低く抑えることができる。
また、単純な構成をとっているため、欠陥の少ない信頼性の高い相変化型光情報記録媒体を提供できる。
また、Ｊ（Ｍ）を最適化しているので、アドレスエラーを発生し難くできる。
また、記録情報の信号の変調度を最適化しているため、Ｓ／Ｎ比の高い信号を得ることができる。
また、案内溝の間隔を１．２μｍとしているため、通常のコンパクトディスクよりも高密度の記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光情報記録媒体の好ましい層構成を示す図。
【図２】Ｊ（Ｍ）／Ｍの傾向を模式的に示した図。
【図３】実施例１の光情報記録媒体について、１回だけオーバーライトしたとき、及び１０００回オーバーライトしたときのＲＦジッタの測定結果を示す図。
【図４】Ｊ（Ｍ）及びＭの好ましい範囲を示す図。
【符号の説明】
（１）  透明基板
（２）  下部保護層
（３）  記録層
（４）  上部保護層
（５）  反射放熱層
（６）  オーバーコート層
（７）  ハードコート層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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