JP2004220758A - 光情報記録媒体及び光情報記録媒体の情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高転送レートが可能な追記型の光情報記録媒体及び光情報記録媒体の情報記録再生方法を提供すること。
【解決手段】 ポリカーボネート製の基板１１上に、反射層１２、第１誘電体層１３、相変化材料からなる記録層１４、消去防止層１５、第２誘電体層１６、紫外線硬化樹脂からなる透明なカバー層１７が積層されて光情報記録媒体が構成される。記録層１４に接して厚さ１〜５ｎｍの酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）（Ｃｏ_３Ｏ_４）から構成される消去防止層１５が設けられることにより、波長５００ｎｍ以下のレーザ光の照射を受けて結晶相から非晶質相に相変化する記録層１４が、非晶質相から再び結晶相に相変化することが抑制され、記録層１４に記録された情報の書き換えが困難となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は光情報記録媒体及び光情報記録媒体の情報記録再生方法に関し、より詳しくは、高転送レートが可能な追記型媒体として利用することができる光情報記録媒体及び光情報記録媒体の情報記録再生方法に関する。

近年、コンピュータ用情報のみならず音声や静止画像、動画像などの情報がディジタル化され、取り扱う情報量がきわめて大きくなり、それに伴って、高密度でかつ高速に大量のデータの記録再生ができる情報記録媒体が求められている。この要求に応えて、ＤＶＤ―Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ等の光情報記録媒体が製品化されている。さらに、ＣＰＵの処理速度の一層の向上や周辺機器及びソフトウェア等の整備・発展が進み、膨大な画像情報や音声信号を自由自在に取り扱う環境が整いつつある今日、光情報記録媒体に要求される性能は、大容量化とともに、高速化のニーズがますます高まってきている。

ここで、レーザ光の照射による情報の記録再生を行う光情報記録媒体（光ディスク）には、１回だけの記録が可能で書換が不可能な追記型媒体と、繰り返し記録が可能な書換型媒体とがあることが知られている。なかでも、追記型媒体は記録情報の書換が不可能であるため、情報の改ざんが問題となる公文書等の記録に適している。

追記型媒体としては、有機色素を記録材料とするものと、相変化型のものが広く用いられている。有機色素を記録材料とするものは、例えば、ベンゾフェノン系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、シアニン系色素等の感光性有機色素を使用するものである。また、追記型媒体のうち、相変化型のものは、Ｔｅ−Ｏｘ膜やＴｅ−Ｏｘ−Ｐｄ膜等にレーザ光を照射することにより相変化させ、この相変化に伴う反射率変化を検出することにより再生を行うものである（特許文献１参照）。

特開昭６１−１６８１５１号公報

光情報記録媒体に求められているこのような高速化の観点からは、従来の追記型媒体には以下のような問題が存在する。例えば、有機色素を記録材料とする場合は、媒体の線速度を速くして高速記録を行う際に記録感度が不十分となりやすく、高転送レートの実現が困難である。また、短波長の記録・再生光に対する有機色素の設計が難しいという問題もある。

また、Ｔｅ−Ｏｘ膜やＴｅ−Ｏｘ−Ｐｄ膜を使った追記型の相変化記録膜の場合は、非晶質の記録層にレーザ光を照射して、記録層を結晶化温度以上融点未満の温度まで昇温することにより結晶粒を成長させ、結晶記録マークを形成するものであるが、この相変化の過程で、結晶化が完了するまでに長い時間を要し、高転送レートの実現が難しい。

一方、これに対して、書換型媒体のなかでも相変化型材料を使用するものは、例えば、Ｔｅ−Ｇｅ系、Ａｓ−Ｔｅ−Ｇｅ系、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ｇａ−Ｓｂ−Ｔｅ等で形成される結晶質記録層に高パワーレベルのレーザ光を照射して溶融させ、溶融状態から急冷することにより非晶質記録マークを形成することが行われる。このように、記録マークの形成方法が、結晶質記録層を非晶質に相変化させて記録するものであるため、追記型相変化記録膜に比べて、マーク形成時間が比較的短く、高転送レートを実現しやすい可能性がある。さらに、この結晶質記録層は、レーザ光を瞬時に吸収して融点に達するため、記録に際して有機色素の分解を伴う方式の追記型媒体に比べても、高感度であり、記録パワーは記録線速に大きく依存しないという利点を有している。

このような背景の下、我々は、このような書換型媒体において使用されている（結晶質／非晶質）相変化型材料を追記型媒体に利用する可能性の検討を進めていたところ、例えば、（１．１ｍｍ基板／Ａｇ合金反射膜／ＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜／ＧｅＳｂＴｅ系記録膜／ＺｎＳ−ＳｉＯ_２保護膜／０．１ｍｍカバー層）の構成を有する膜面入射型の書換型媒体は、波長４０５ｎｍの青色レーザ光を用いて情報の記録再生を行う場合は、ダイレクトオーバライトが困難であるという現象に着目した。このような現象が生じる理由としては、赤色レーザ光に比べて青色レーザ光のビームスポット径が小さいこと、また、非晶質記録マークの熱吸収率が結晶質の熱吸収率よりも大きいこと、等が挙げられる。このため、青色レーザ光が非晶質記録マークに照射された場合、赤色レーザ光の場合と比べて、非晶質マークを結晶化させるために必要な時間が短いために、非晶質マークが完全に結晶化できなくなる、或いは、非晶質記録マーク上に情報を上書きする場合と結晶質スペース上に情報を上書きする場合とで記録マークの長さが揃わないこと等が考えられる。

しかしながら、このような（結晶質→非晶質）相変化型記録材料は、以下の理由により、追記型媒体としては利用が困難であるという問題がある。即ち、結晶質ＧｅＳｂＴｅ系記録膜にレーザ光を用いて非晶質記録マークを形成した後、再び、この非晶質記録マークに、低パワーレベルのレーザ光を２〜３回照射する操作を行うと非晶質記録マークは結晶化し、その結果、記録されていた情報は完全に消去され、新しい情報のオーバーライトが可能になってしまう。このため、たとえ波長４０５ｎｍの青色レーザ光を用いて情報の記録再生を行う場合でも、このままでは、追記型媒体として利用することができない。

尤も、書換え可能なＧｅＳｂＴｅ系記録膜であっても、ＧｅＳｂＴｅ系記録膜に接してＳｂ膜を設け、情報を記録するために照射されたレーザ光によりＧｅＳｂＴｅ系記録膜とＳｂ膜とを混合させると、記録時と同じ線速度では、記録された情報の書換えを困難にすることが可能である。但し、この場合、記録時と異なる線速度では、記録されている情報が書換えられてしまう。

本発明は、このように、従来、書換型媒体に使用される相変化型の結晶質記録層を利用した追記型媒体を開発する際の技術的課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、高転送レートが可能な追記型の光情報記録媒体及び光情報記録媒体の情報記録再生方法を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明が適用される光情報記録媒体は、記録層が非晶質相から結晶相に相変化することを抑制するための消去防止層を、結晶質記録層に接して設けている。即ち、本発明が適用される光情報記録媒体は、基板と、基板上に設けられ、光照射を受けて結晶相から非晶質相に相変化することにより情報が記録される記録層と、この記録層に接して設けられ、記録層を相変化させて形成した非晶質相から結晶相に相変化することを抑制する消去防止層と、を備えることを特徴とする。この消去防止層は、記録層が非晶質相から再度結晶相に可逆的に相変化することを抑制するものである。

本発明が適用される光情報記録媒体における消去防止層は、６００℃以上の温度で物理的又は化学的に変化する元素又は化合物を含有することを特徴とするものである。このような元素又は化合物としては、酸素又は酸化物であることを特徴とすれば、記録層が非晶質相から結晶相に相変化することが効果的に抑制される。また、化合物としては金属酸化物であることが好ましい。具体的には、消去防止層は、少なくともコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層であることを特徴とし、この消去防止層は、厚さが１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、本発明が適用される光情報記録媒体は、記録層は、基板側若しくは基板とは反対側からレーザ光を照射して情報の記録再生を行うことを特徴とするものである。

また、本発明が適用される光情報記録媒体は、結晶質の相変化型記録材料から形成され、波長５００ｎｍ以下の光を照射することにより情報を記録する記録層と、記録層に接して設けられ、光の照射によって、記録層への情報のオーバーライトを防止する消去防止層と、を備えることを特徴とするものである。この消去防止層は、相変化材料と結合して、記録層への情報のオーバーライトを抑制する物質を生成する元素又は化合物を含有することを特徴とすることができる。具体的には、消去防止層は、少なくとも酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）を含有することを特徴とする。さらに、記録層は、相変化型記録材料を相変化させて形成した非晶質相に連続光を照射した際に、非晶質相が結晶相に相変化しないことを特徴としている。

一方、本発明が適用される光情報記録媒体は、基板と、結晶質の記録層と、を備え、記録層の片側又は両側に、少なくともコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層が形成されていることを特徴とすることができる。この記録層は、波長５００ｎｍ以下の光照射を受けて結晶相から非晶質相に相変化する際に、コバルト元素又はコバルト化合物が、物理的又は化学的に変化することを特徴とするものである。また、記録層は、９００℃近傍で結晶構造が変化するコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層を備えていることを特徴としている。

さらに、本発明は、基板上に形成された結晶質の相変化型記録材料からなる記録層と、記録層に形成された非晶質記録マークが消去されることを防止するために記録層に接して設けられた消去防止層とを備えた光情報記録媒体に、基板側若しくは基板とは反対側から、波長５００ｎｍ以下のレーザ光を記録層に照射して、情報の記録又は再生を行うことを特徴とする光情報記録媒体の情報記録再生方法として把握することができる。

尚、本発明が適用される光情報記録媒体においては、基板上に形成される記録層は、基板表面に直接形成される場合の他、必要に応じて、基板と記録層との間に、例えば、反射層、誘電体層、保護層等の他の層を介して形成される場合も含まれる。

かくして本発明によれば、相変化型記録材料を使用する追記型記録媒体として有効な光情報記録媒体が得られる。

以下、図面に基づき本実施の形態が適用される光情報記録媒体および光情報記録媒体の記録再生方法について詳述する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第１の実施形態の構造を説明するための図である。ここに示された単板型の膜面入射型光ディスクは、透明な基板１１と、この基板１１上に順番に形成された反射層１２、第１誘電体層１３、相変化材料からなる記録層１４、記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けられた消去防止層１５、第２誘電体層１６の各層が積層され、さらに、第２誘電体層１６の上に紫外線硬化樹脂によって透明なカバー層１７が形成されている。レーザ光は、カバー層１７側から第２誘電体層１６及び消去防止層１５を介して、記録層１４に入射し、情報の記録再生が行われる。尚、情報の記録再生は、例えば、波長５００ｎｍ以下のレーザ光が使用される。

基板１１は、例えば、直径１２０ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート樹脂板の表面に、幅０．１６μｍ、深さ２４ｎｍの溝が０．３２μｍピッチで形成され、射出成形によって作製される。この基板１１には、ディスク認識情報やアドレス情報などを、溝のウォブルによってあらかじめ記録してある。これらの情報はプリピットによっても形成可能である。なお、情報記録用のトラックとしては溝あるいは溝間のどちらか一方が用いられる。

基板１１の材料としては、特に限定されないが、通常、従来から基板材料として用いられている、例えばアクリル系樹脂、メタクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン系樹脂（特に非晶質ポリオレフィン）、ポリエステル系樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂からなるもの、ガラスからなるもの、ガラス上に光硬化性樹脂等の放射線硬化性樹脂からなる樹脂層を設けたもの等は、何れも基板１１の材料として使用することができる。尚、高生産性、コスト、耐吸湿性等の点からは、射出成型ポリカーボネートが好ましい。

反射層１２は、金属または合金により構成される厚さ５０〜２００ｎｍのものである。具体的には、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｔａ、ＣｒおよびＰｄの金属を単独あるいは合金にして用いることが可能である。さらに、これらを主成分とする以外に、例えば、Ｍｇ、Ｓｅ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｒｕ、Ｗ、Ｍｎ、Ｒｅ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｅ、Ｐｂ、Ｐｏ、Ｓｎ、Ｂｉなどの金属および半金属を含むこともできる。

第１誘電体層１３の厚さは１５〜３５ｎｍ、第２誘電体層１６の厚さは５０〜１５０ｎｍで、記録層１４の両側に設けられる。第１誘電体層１３及び第２誘電体層１６を形成する材料は、特に限定されないが、例えば、ＺｎＳ・ＳｉＯ_２の混合物；ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５等の酸化物；ＳｉＮ、ＧｅＮ、ＴａＮ、ＡｌＮ等の窒化物等が挙げられる。

記録層１４は、相変化型記録材料から構成され、厚さ６〜２０ｎｍの相変化型結晶記録層である。相変化型記録材料による記録層１４は、変形が生じにくい点で優れている。相変化型結晶記録層は、結晶／非結晶という物質の相変化によりデータを読み書きする。相変化型記録材料の具体例としては、例えば、Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｔｅ系、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系、ＭＡ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系（ＭＡはＡｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｓ、ＳｅおよびＰｔのうちの少なくとも１元素）、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ系、Ｉｎ−Ｓｅ−Ｔｌ−ＭＢ系（ＭＢはＡｕ、Ｃｕ、Ｐｄ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｓｃ、Ｙ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｌ、Ｓ、ＳｅおよびＰｔのうちの少なくとも１元素）、Ｓｎ−Ｓｂ−Ｓｅ系などの材料が挙げられる。

本実施形態においては、記録層１４をこのような相変化型記録材料を用いて形成し、記録層１４に基板１１と反対側に設けた透明なカバー層１７側から、例えば、波長５００ｎｍ以下のレーザ光を入射させて情報の記録・再生を行う。記録層１４を構成する相変化型記録材料の融点は、少なくとも３００℃以上、好ましくは、３００℃〜８００℃、さらに好ましくは、６００℃〜７００℃であることが望ましい。

本実施形態の膜面入射型光ディスクにおける消去防止層１５は、少なくとも、２００℃程度の温度下において物理的又は化学的に安定であり、且つ、６００℃以上、好ましくは８００℃以上の温度下において、物理的又は化学的に変化する元素又は化合物を含有する薄層である。本実施形態において、消去防止層１５は相変化型記録材料からなる記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けられる。ここで、６００℃以上の温度下において、物理的又は化学的に変化するとは、例えば、分解、融解、相転移、相変化、結晶構造の変化等が挙げられる。本実施形態が適用される膜面入射型光ディスクにおいては、相変化型記録材料から構成される記録層１４が、レーザ光を照射されることにより初期化される際の温度は、約２００℃程度であり、また、記録層１４に青色レーザ光を照射して、相変化型記録材料の結晶／非結晶という相変化により情報を記録する際の温度は、約６００℃以上であると考えられる。従って、本実施形態において、消去防止層１５は、記録層１４が初期化される際の温度においては安定な状態を保持し、記録層１４に青色レーザ光を照射して、相変化型記録材料の結晶／非結晶という相変化により情報を記録する際の温度において、物理的又は化学的に変化すると考えられる。

消去防止層１５に含有される元素又は化合物としては、酸素又は酸化物が挙げられる。さらに、消去防止層１５に含有される化合物としては、２００℃程度の温度下において物理的又は化学的に安定であり、且つ、６００℃以上の温度下において、物理的又は化学的に変化する金属酸化物が挙げられる。このような金属酸化物としては、例えば、Ｓｂ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_４、ＢａＯ_２、Ｂｉ_２Ｏ_５、Ｃｏ_２Ｏ_３、Ｃｏ_３Ｏ_４、ＭｎＯ_２、ＰｔＯ、Ａｇ_２Ｏ、ＴｅＯ_３等が挙げられる。この中でも、金属としてコバルト元素を含有する金属酸化物が好ましく、特に、酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）（Ｃｏ_３Ｏ_４）が好ましい。酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）は、２００℃程度の温度では安定な状態を保持し、８００〜１０００℃の温度範囲で分解する性質を示す。酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）は、９００℃近傍の温度で、酸化コバルト（ＩＩ）（ＣｏＯ）に変化することが知られている（Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｉｎａｒｙ Ａｌｌｏｙｓ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ：ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ ＢＯＯＫ ＣＯＭＰＡＮＹ、１９８５、Ｐ．４８７〜Ｐ．４８８）。また、結晶構造は、酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）のスピネル型から、酸化コバルト（ＩＩ）のＮａＣｌ型へと変化する。このように、本実施形態の膜面入射型光ディスクにおける消去防止層１５は、少なくとも、Ｃｏ（コバルト）元素又はコバルト化合物を含有する薄層として形成されることが好ましい。
また、消去防止層１５に含有される元素又は化合物としては、窒素又は窒素化合物を使用することができる。このような窒素化合物の具体例としては、例えば、Ｃｕ_３Ｎ、Ｍｇ_３Ｎ_２等が挙げられる。

消去防止層１５の厚さは、１〜５ｎｍの範囲で形成される。消去防止層１５の厚さが過度に小さいと、オーバーライトが可能になる、また、消去防止層１５の厚さが過度に大きいと光の吸収が増加し、記録感度が低下する。

本実施形態の膜面入射型光ディスクにおいて、消去防止層１５を記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けることにより、記録層１４に記録されていた情報を消去するために、連続光を照射して非晶質記録マークの結晶化操作を施しても、非晶質記録マークが結晶質に戻ることがない。そのために、記録されていた情報が消去されず、且つ、新しい情報のオーバーライトが出来なくなり、その結果、（結晶質／非晶質）相変化型記録材料からなる記録層１４は、追記型媒体として利用することができる。

カバー層１７は、厚さ３０〜１００μｍで形成される。カバー層１７の材料としては、通常、プレポリマー成分及びモノマー成分を、ベンゾフェノンやベンゾインエーテル等の光重合開始剤を用いて硬化反応させた紫外線硬化樹脂を用いることができる。プレポリマー成分としては、例えば、ポリエステルアクリレート、ポリウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、ポリエーテルアクリレート等が挙げられる。モノマー成分としては、例えば、ジシクロペンタニルジアクリレート、エチレンオキサイド（ＥＯ）変性ビスフェノールＡアクリレート、トリメチルプロパントリアクリレート、ＥＯ変性トリメチロールプロパントリアクリレートジペンタエリスリトールヘキサアクリレート等が挙げられる。

本実施形態における基板１１上に積層される各層は、例えば、以下の方法により形成される。即ち、基板１１を複数のスパッタ室を持ち、膜厚の均一性および再現性に優れたスパッタ装置内のロードロック室に設置し、次に、この基板１１を第１スパッタ室に移動した後、ターゲットとしてＡｇ_９８Ｒｕ_１Ａｕ_１（原子％）を用い、アルゴンガス中で厚さ５０ｎｍのＡｇ_９８Ｒｕ_１Ａｕ_１反射層１２を形成する。次いで、この基板１１を第２のスパッタ室に移動した後、ターゲットとしてＺｎＳとＳｉＯ_２の混合物を用い、アルゴンガス中で厚さ２０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層１３を形成する。次に、この基板１１を第３のスパッタ室に移動した後、Ｇｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４（原子％）焼結体ターゲットを用いて、アルゴンガス中で厚さ１５ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層１４を形成する。次に、この基板１１を第４のスパッタ室に移動した後、Ｃｏ_３Ｏ_４焼結体ターゲットを用いてアルゴンガス中で厚さ３ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４消去防止層１５を形成する。次に、第５スパッタ室に基板１１を移動し、第１誘電体層１３形成と同様の要領で厚さ５５ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層１６を形成する。最後に、各層が積層された基板１１をスパッタ装置から取り出し、最上層である（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層１６の上に紫外線硬化樹脂によって厚さ０．１ｍｍのカバー層１７を形成する。

本実施形態における膜面入射型光ディスクの記録層１４の初期化は、例えば、波長８１０ｎｍ、ビーム長径９６μｍ、短径１μｍの楕円ビームを持つレーザ光を照射することにより行われる。グルーヴ記録・再生は、初期化を行った光ディスクを、線速５．２８ｍ／ｓｅｃになるように回転させ、カバー層１７を介して、例えば、波長４０５ｎｍの半導体レーザ光を、開口数０．８５の対物レンズにより集光させ、プッシュプル方式でトラッキング制御を行いながら行う。記録にはレーザパワーを４．５ｍＷと０．３ｍＷの間で変調した波形を用い、記録パルスを複数に分割するマルチパルス記録波形を用いる。

本実施形態における膜面入射型光ディスクに、単一パターンをグルーヴ部に記録し、再生パワーを０．３ｍＷ、解像帯域幅を３０ｋＨｚ、ビデオ帯域幅を１０Ｈｚとして、Ｃ／Ｎ比をスペクトルアナライザーを用いて測定したところ、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして記録した場合は、５８．５ｄＢのＣ／Ｎ比が得られた。また、未記録トラックに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして記録した場合は、５４．５ｄＢのＣ／Ｎ比が得られた。尚、記録周波数４．１ＭＨｚとして記録した場合の非晶質記録マーク長は約０．６４μｍであり、記録周波数１１．０ＭＨｚとして記録した場合の非晶質記録マーク長は、約０．２４μｍである。

本実施形態における膜面入射型光ディスクの記録層１４は、消去防止層１５を、記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けることにより、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても非晶質記録マークが結晶質に戻ることがない。具体的には、記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射し、その後、記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、５１．０ｄＢのＣ／Ｎ比しか得らず、単一パターンを記録周波数１１．０ＭＨｚとして未記録部に記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．５ｄＢ減少してしまう。この結果は、記録層１４にはオーバーライトが出来ないことを示し、即ち、本実施形態における膜面入射型光ディスクが、書換型媒体で使用されている相変化型記録材料を用いた追記型媒体として有効であることを示している。

本実施形態の膜面入射型光ディスクにおいて、消去防止層１５を、記録層１４に接して設けることにより、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても非晶質記録マークが結晶質に戻らずに、記録層１４にはオーバーライトが出来ない結果が得られた理由は明確ではないが、例えば、以下のように考えることができる。即ち、記録層１４に青色レーザ光を照射して相変化型記録材料からなる結晶質記録層を溶融させて非晶質記録マークを記録する場合の溶融部分の中心部の温度は約１０００℃と推定でき、この溶融部分の金属と消去防止層１５を構成する酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）の酸素原子とが結合することにより生成された物質が、非晶質記録マークの結晶化を抑制すると考えられる。

また、他の観点からは、酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）は、９００℃近傍の温度で、酸化コバルト（ＩＩ）に変化することにより、結晶構造が、酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）のスピネル型から、酸化コバルト（ＩＩ）のＮａＣｌ型へと変化することが原因であると考えられる。即ち、酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）は、２価のＣｏ^２＋イオンと３価のＣｏ^３＋イオンとが一つの単位格子中に存在する混合原子価酸化物であるため、結晶構造としては不安定であり、結晶面に欠陥が生じやすい。一方、酸化コバルト（ＩＩ）は、Ｃｏ^２＋が酸素原子と正六面体を形成しており、結晶構造としては安定であるため、結晶面に欠陥を生じにくい。一般的に結晶面に欠陥が存在するような場合には極めて容易に結晶核が生成されることが知られている。このことから、情報記録時に記録層１４が溶融した際に、消去防止層１５が酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）から酸化コバルト（ＩＩ）に変化して、記録層１４の非晶質記録マークと消去防止層１５との境界面には結晶核が生成されにくい状態が生じ、このために、一旦非晶質になった部分の結晶化が困難になると考えることもできる。

尚、本実施形態における膜面入射型光ディスクの相変化型記録材料から形成したＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層１４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数を４．１ＭＨｚとして記録したトラックに、記録周波数を１１．０ＭＨｚとして上書き操作を行っても、単一パターンを未記録部に記録周波数１１．０ＭＨｚとして記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が４．５ｄＢ減少し、波長４０５ｎｍのレーザ光ではオーバライトができない結果が得られる。

また、本実施形態の膜面入射型光ディスクに波長８１０ｎｍのレーザ光による初期化処理を行わない場合は、例えば、波長４０５ｎｍの半導体レーザ光を開口数０．８５の対物レンズによる記録再生を試みた場合は、トラッキング制御が困難である。たとえ、トラッキング制御を行いながら、記録周波数を４．１ＭＨｚとしてランド／グルーヴ記録をした場合、初期化処理を行った場合に比較して、記録再生の信号振幅が１／１０以下に減少する。また、本実施形態は、基板１１の溝部（グルーヴ）記録の場合について説明したが、溝間（ランド）記録、あるいはランド・グルーヴの両方に情報の記録を行った場合も同様な効果が得られる。

（第２の実施形態）
図２は、本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第２の実施形態の構造を説明するための図である。ここに示された単板型の膜面入射型光ディスクは、消去防止層１５が記録層１４のレーザ光が入射する側と反対側に接して設けられている。図２に示すように、基板１１上に、厚さ５０ｎｍのＡｇ_９８Ｒｕ_１Ａｕ_１反射層１２、厚さ１８ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層１３、厚さ３ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４消去防止層１５、厚さ１５ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４（原子％）記録層１４、厚さ６０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層１６、カバー層１７が順次積層されている。各層は、第１の実施形態の同様な方法により形成される。

本実施形態における膜面入射型光ディスクの記録層１４は、消去防止層１５を、記録層１４のレーザ光が入射する側と反対側に接して設けることにより、第１の実施形態における場合と同様に、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても記録層１４にはオーバーライトが出来ない結果が得られる。即ち、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射すると、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が２．５ｄＢ減少してしまう。

また、第１の実施形態における場合と同様に、記録層１４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５８．０ｄＢのＣ／Ｎ比が得られるが、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚで上書き操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．５ｄＢ減少してしまう。

（第３の実施形態）
図３は、本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第３の実施形態の構造を説明するための断面図である。ここに示された単板型の膜面入射型光ディスクは、２つの消去防止層が記録層１４の両側に接して設けられている。図３に示すように、基板１１上に、Ａｇ_９８Ｒｕ_１Ａｕ_１（原子％）からなる厚さ５０ｎｍの反射層１２と、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）からなる厚さ１８ｎｍの第１誘電体層１３と、Ｃｏ_３Ｏ_４からなる厚さ２ｎｍの第１消去防止層１５ａと、Ｇｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４（原子％）からなる厚さ１５ｎｍの記録層１４と、Ｃｏ_３Ｏ_４からなる厚さ２ｎｍの第２消去防止層１５ｂと、さらに、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）からなる厚さ６０ｎｍの第２誘電体層１６と、カバー層１７とが順次積層されている。

本実施形態における膜面入射型光ディスクの記録層１４は、第１消去防止層１５ａと第２消去防止層１５ｂとを、記録層１４の両側にそれぞれ接して設けることにより、第１の実施形態における場合と同様に、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても記録層１４にはオーバーライトが出来ない結果が得られる。即ち、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射すると、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．５ｄＢ減少してしまう。

また、第１の実施形態における場合と同様に、記録層１４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５７．５ｄＢのＣ／Ｎ比が得られるが、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚで上書き操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が４．０ｄＢ減少してしまう。

尚、図４は、従来の光情報記録媒体の構造を説明するための図である。ここには、消去防止層を設けない単板型の膜面入射型光ディスクが示されている。図４に示すように、基板１１上に、厚さ５０ｎｍのＡｇ_９８Ｒｕ_１Ａｕ_１（原子％）反射層１２と、厚さ２０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層１３と、厚さ１５ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４（原子％）記録層１４と、厚さ６０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層１６と、カバー層１７とが順次積層されている。

このような従来の光情報記録媒体である膜面入射型光ディスクは、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３回照射した後、記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きすると、未記録トラックに記録周波数１１．０ＭＨｚで記録した場合と同じ５５．０ｄＢのＣ／Ｎ比が得られる。この結果は、Ｃｏ_３Ｏ_４消去防止層を、Ｇｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層１４に接して形成しない場合は、連続光を複数回照射すれば、非晶質記録マークの結晶化が進み、オーバーライトが可能になるために、追記型媒体として利用できないことを示している。

もっとも、このような従来の光情報記録媒体である膜面入射型光ディスクも、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合は、ダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５９．０ｄＢのＣ／Ｎ比が得られ、ここに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、記録周波数を１１．０ＭＨｚとして上書き操作を行っても、未記録トラックに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が１．０ｄＢ減少してしまう。

（第４の実施形態）
図５は、本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第４の実施形態の構造を説明するための断面図である。ここに示された貼合せ型の基板入射型光ディスクは、消去防止層１５が記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けられている。図５に示すように、基板１８と、この基板１８上に、厚さ４０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層１６と、厚さ２ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４消去防止層１５と、厚さ２０ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４（原子％）記録層１４と、厚さ２０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層１３と、厚さ１００ｎｍのＡｌ_９９Ｔｉ_１（ｗｔ％）反射層１９とが順次積層され、その上に紫外線硬化型樹脂接着剤層２０を介して０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板１８’が貼り合わされている。尚、レーザ光は、基板１８側から記録層１４に照射される。

基板１８は、射出成形によって、直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板の表面に、幅０．３４μｍ、深さ３０ｎｍの溝が、０．６８μｍピッチで形成されている。この基板１８にはディスク認識情報やアドレス情報などを、溝のウォブルによってあらかじめ記録してある。これらの情報は、プリピットによっても形成可能である。この基板１８上に、第２誘電体層１６、消去防止層１５、記録層１４、第１誘電体層１３、反射層１９を順次成膜した。そして、最上層の上に、紫外線硬化型樹脂接着剤層２０をスピンコートにより形成し、薄膜を成膜していない直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板１８’と貼り合わせた。尚、このように作製した基板入射型光ディスクの記録層１４の初期化の条件と方法は、第１の実施形態において説明したものと同様である。

本実施形態における貼合せ型の基板入射型光ディスクの記録層１４は、消去防止層１５を、記録層１４のレーザ光が入射する側に接して設けることにより、第１の実施形態における場合と同様に、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても記録層１４にはオーバーライトが出来ない結果が得られる。即ち、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射すると、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．０ｄＢ減少してしまう。

また、この貼合せ型の基板入射型光ディスクの記録層１４は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５４．５ｄＢのＣ／Ｎ比が得られるが、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚで上書き操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が５．０ｄＢ減少してしまう。

（第５の実施形態）
本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第５の実施形態は、貼合せ型の基板入射型光ディスクであって、消去防止層が記録層のレーザ光が入射する側と反対側に接して設けられている構造を有する。前述した第４の実施形態と略同様な構造を有するので、図面を省略する。本実施形態における貼合せ型の基板入射型光ディスクは、基板上に、厚さ４０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層、厚さ２０ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層、厚さ２ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４消去防止層、厚さ２０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層、厚さ１００ｎｍのＡｌ_９９Ｔｉ_１（ｗｔ％）反射層を順次成膜し、薄膜を成膜していない直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板を、紫外線硬化型樹脂接着剤層を介して貼り合わせて作製される。尚、レーザ光は、基板側から記録層に照射される。

本実施形態における貼合せ型の基板入射型光ディスクの記録層は、消去防止層を、記録層のレーザ光が入射する側と反対側に接して設けることにより、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても非晶質部分が結晶質に戻らず、記録層にはオーバーライトが出来ない結果が得られる。即ち、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射すると、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が２．０ｄＢ減少してしまう。

また、記録層は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５４．０ｄＢのＣ／Ｎ比が得られるが、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚで上書き操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が２．５ｄＢ減少してしまう。

（第６の実施形態）
本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第６の実施形態は、貼合せ型の基板入射型光ディスクであって、２個の消去防止層が１個の記録層の両側にそれぞれ接して設けられている構造を有するものである。前述した第３の実施形態と略同様な構造を有するので、図面を省略する。本実施形態における貼合せ型の基板入射型光ディスクは、基板上に、厚さ４０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層、厚さ２ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４第１消去防止層、厚さ２０ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層、厚さ２ｎｍのＣｏ_３Ｏ_４第２消去防止層、厚さ２０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第１誘電体層、厚さ１００ｎｍのＡｌ_９９Ｔｉ_１（ｗｔ％）反射層を順次成膜し、薄膜を成膜していない直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板と貼り合わせて作製される。

本実施形態における貼合せ型の基板入射型光ディスクの記録層は、消去防止層を、記録層の両側に接して設けることにより、連続光照射により非晶質記録マークの結晶化操作を施しても、記録層にはオーバーライトが出来ない結果が得られる。即ち、未記録トラックに記録周波数を４．１ＭＨｚとして信号を記録したトラックに、レーザパワー１．５ｍＷで連続光を３０回照射すると、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚとして単一パターンを上書きする操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．０ｄＢ減少してしまう。

また、記録層は、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いてダイレクトオーバライトが出来ない。即ち、記録周波数４．１ＭＨｚで記録した場合、５３．０ｄＢのＣ／Ｎ比が得られるが、ここに記録周波数を１１．０ＭＨｚで上書き操作を行っても、未記録トラックに記録する場合に比べて、Ｃ／Ｎ比が３．５ｄＢ減少してしまう。

尚、従来の消去防止層を設けない貼合せ型の基板入射型光ディスクは、例えば、基板上に、厚さ４０ｎｍの（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）第２誘電体層と、厚さ２０ｎｍのＧｅ_３３Ｓｂ_１３Ｔｅ_５４記録層と、（ＺｎＳ）_８０（ＳｉＯ_２）_２０（モル％）からなる厚さ２０ｎｍの第１誘電体層と、厚さ１００ｎｍのＡｌ_９９Ｔｉ_１（ｗｔ％）反射層とを順次成膜し、これと薄膜を成膜していない直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート樹脂板と貼り合わせて作製される。

このような従来の光情報記録媒体である貼合せ型の基板入射型光ディスクの記録層も、波長４０５ｎｍのレーザ光を用いる場合は、ダイレクトオーバライトが出来ないが、これに連続光を複数回照射すれば、非晶質記録マークの結晶化が進み、オーバーライトが可能になるため、追記型媒体として利用できない。

本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第１の実施形態の構造を説明するための図である。 本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第２の実施形態の構造を説明するための図である。 本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第３の実施形態の構造を説明するための図である。 従来の光情報記録媒体の構造を説明するための断面図である。 本実施の形態が適用される光情報記録媒体の第４の実施形態の構造を説明するための図である。

符号の説明

１１，１８…基板、１２…反射層、１３…第１誘電体層、１４…記録層、１５…消去防止層、１５ａ…第１消去防止層、１５ｂ…第２消去防止層、１６…第２誘電体層、１７…カバー層、１８’…ポリカーボネート樹脂板、１９…反射層、２０…紫外線硬化型樹脂接着剤層

Claims (15)

1. 基板と、
   前記基板上に設けられ、光照射を受けて結晶相から非晶質相に相変化することにより情報が記録される記録層と、
   前記記録層に接して設けられ、当該記録層を相変化させて形成された非晶質相から結晶相に相変化することを抑制する消去防止層と、
   を備えることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記消去防止層は、６００℃以上の温度で物理的又は化学的に変化する元素又は化合物を含有することを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
3. 前記元素又は化合物は、酸素又は酸化物であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒体。
4. 前記化合物は、金属酸化物であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒体。
5. 前記消去防止層は、少なくともコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
6. 前記消去防止層は、厚さが１ｎｍ以上５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
7. 前記記録層は、前記基板側若しくは当該基板とは反対側からレーザ光を照射して情報の記録再生を行うことを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
8. 結晶質の相変化型記録材料から形成され、波長５００ｎｍ以下の光を照射することにより情報を記録する記録層と、
   前記記録層に接して設けられ、前記光の照射によって、前記記録層への情報のオーバーライトを防止する消去防止層と、
   を備えることを特徴とする光情報記録媒体。
9. 前記消去防止層は、少なくとも酸化コバルト（ＩＶ）コバルト（ＩＩ）を含有することを特徴とする請求項８記載の光情報記録媒体。
10. 前記記録層は、前記相変化型記録材料を相変化させて形成した非晶質相に連続光を照射した際に、当該非晶質相が結晶相に相変化しないことを特徴とする請求項８記載の光情報記録媒体。
11. 基板と、
    結晶質の記録層と、を備え、
    前記記録層の片側又は両側に、少なくともコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層が形成されていることを特徴とする光情報記録媒体。
12. 前記記録層は、相変化型記録材料からなることを特徴とする請求項１１記載の光情報記録媒体。
13. 前記記録層は、波長５００ｎｍ以下の光照射を受けて結晶相から非晶質相に相変化する際に、前記コバルト元素又はコバルト化合物が、物理的又は化学的に変化することを特徴とする請求項１１記載の光情報記録媒体。
14. 前記記録層は、９００℃近傍で結晶構造が変化するコバルト元素又はコバルト化合物を含有する層を備えていることを特徴とする請求項１１記載の光情報記録媒体。
15. 基板上に形成された結晶質の相変化型記録材料からなる記録層と、
    前記記録層に形成された非晶質記録マークが消去されることを防止するために当該記録層に接して設けられた消去防止層とを備えた光情報記録媒体に、
    前記基板側若しくは当該基板とは反対側から，波長５００ｎｍ以下のレーザ光を前記記録層に照射して、情報の記録又は再生を行うことを特徴とする光情報記録媒体の情報記録再生方法。

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