光情報記録媒体
【課題】 低速記録時における変調度を確保可能とし、高速記録時における変調度を抑制可能とするとともに、記録前後におけるＬＰＰ信号を確保して、低速記録から高速記録の広範囲の記録速度に対応して記録特性を満足可能な光情報記録媒体を提供すること。
【解決手段】 光記録層の色素の熱分解開始温度と変調度ないし高低速記録の間の変調度比との間、さらには光吸収能（消衰係数）ｋや発熱量と記録感度との間に所定の相関関係があることを見い出し、色素の熱分解開始温度や発熱量および光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御することにより、基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ）の幅広い記録速度域に対応した、とくに１６ｘのＤＶＤ−Ｒに好適な光情報記録媒体を得ることができることに着目したもので、光記録層内の色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする。
【解決手段】 光記録層の色素の熱分解開始温度と変調度ないし高低速記録の間の変調度比との間、さらには光吸収能（消衰係数）ｋや発熱量と記録感度との間に所定の相関関係があることを見い出し、色素の熱分解開始温度や発熱量および光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御することにより、基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ）の幅広い記録速度域に対応した、とくに１６ｘのＤＶＤ−Ｒに好適な光情報記録媒体を得ることができることに着目したもので、光記録層内の色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光情報記録媒体にかかるもので、とくに透光性の基板上に色素から構成した少なくとも光吸収物質などを含む光記録層と、金属膜などによる光反射層と、を有し、高密度かつ高速で書き込みおよび再生が可能である上、低速時でも好適に使用することができる光情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、波長が６４０〜６８０ｎｍ（たとえば６５０〜６６５ｎｍ）の半導体レーザーに対応する有機色素化合物を光記録層として用いたＤＶＤ−ＲやＤＶＤ＋Ｒなどの追記型光情報記録媒体の開発が行われている。これらＤＶＤ−ＲやＤＶＤ＋Ｒなどの光情報記録媒体は、従来のＣＤ−Ｒにおける、トラックピッチ１．６μｍ、記憶容量６５０〜６００ＭＢに比べて、トラックピッチは０．７４μｍと、より狭いピッチになり、記憶容量では４．７ＧＢと非常に高密度になっている。さらに、記録速度については、ＣＤ−Ｒでは、基準線速度が１．２〜１．４ｍ／ｓであるのに対して、ＤＶＤ−Ｒ／＋Ｒでは、基準線速度が３．４９ｍ／ｓと非常に高速化しており、このような高速化に応える色素が求められている。
さらに、このような有機色素化合物を光記録層に使用した光情報記録媒体において、記録速度が低速時から高速時の広い領域にわたって記録再生特性の確保が求められている。しかしながら、現状は、低速時から高速時の各記録再生特性を十分に満足する光情報記録媒体は得られていない。
【０００３】
高速記録では、記録パワーが高いために記録時に発生する熱量、ないし単位時間あたりの熱量が大きくなり、熱ひずみの問題が顕在化しやすく、記録ピットがばらつく原因となっている。すなわち、通常の光情報記録媒体では、高速記録では記録パワーが高いために記録ピットが大きくなりすぎる結果、変調度が高くなりすぎる。
とくに、ＤＶＤ−Ｒではランドプレピット（ＬＰＰ）と呼ばれるアドレス情報を確認する領域を設けており、このＬＰＰ信号を記録の前後において確保する必要があるが、大きすぎる記録ピットが形成された場合には、ＬＰＰの記録指標であるＡＲ（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ：振幅低下率指標）を十分に取ることができず、ＬＰＰ信号を確保することができないという問題がある。
なお、ＡＲは、記録ピットがない部分におけるＬＰＰ信号に対する最長記録ピットがある部分のＬＰＰ信号の割合（％）であり、ＤＶＤ−Ｒの規格では、ＡＲが１５％以上であることが要請されている。
したがって、高速記録では、記録パワーを低く抑えて記録時に発生する熱量を抑制する必要がある。
しかしながら、その一方で、高速記録時の記録パワーを低く抑えようとして、たとえば記録層の膜厚をより薄くした場合には、低速記録時に十分な大きさの記録ピットが形成されにくくなるため、変調度を確保することができないという問題がある。
大きな記録ピットに対するＬＰＰ信号の確保には、たとえばＬＰＰ自体を大きくすることが考えられるが、ＬＰＰを大きくしてしまうと、そのＬＰＰ信号が未記録時や記録時の情報にもれ込むために、エラーが大きくなりすぎてしまうという別の問題がある。
したがって、ＬＰＰ信号を確保するためには、記録速度の相違による記録ピットの大きさのばらつきを小さく抑えるとともに、低パワー記録時には十分な大きさの記録ピットを形成可能とし、かつ、高記録パワー時にもＡＲが規格を満たすように記録する必要があるが、このような記録材料（有機色素材料）に、どのようなものが適しているか全く分かっていなかった。
しかも、半導体レーザーの出力パワー自体にも限界があり，高速記録に対応することができる高感度の色素材料が求められている。また、高速化への要請は、次世代ディスク（Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤなど）の実用化にともなって、より求められると考えられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、従来からの低速記録（基準線速度の１倍）から高速記録（たとえば基準線速度の１６倍）間での広範囲の記録速度に対応可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００６】
また本発明は、低速記録時（基準線速度の１倍）における変調度（ＤＶＤの規格では５０％以上が必要とされている）を確保可能とするとともに、高速記録時（たとえば基準線速度の１６倍）における変調度が大きくなりすぎないように抑制可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、記録時に発生する熱を有効かつ速やかに放熱可能として、記録パワーが大きな場合にも変調度が増加する割合を削減可能とした光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００８】
また本発明は、記録前後におけるＬＰＰ信号を確保することができ、良好なＡＲ取得が可能で、低速記録から高速記録における記録特性を満足可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、光記録層への記録にあたって記録パワーにより発生する熱の制御を考慮し、放熱特性を向上させること（とくに光反射層を介した放熱特性を向上させること）、色素の熱分解温度（熱分解開始温度）と変調度ないし高低速記録の間の変調度比との間、さらには記録再生波長における薄膜状態での光吸収能（消衰係数）ｋや発熱量と記録感度との間に所定の相関関係があることを見い出し、色素の熱分解開始温度や発熱量および光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御することにより、使用速度の最遅と最速（たとえば基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ））の幅広い記録速度域に対応した、とくに１６ｘのＤＶＤ、さらに好ましくはＤＶＤ−Ｒに好適な光情報記録媒体を得ることができることに着目したもので、透光性を有するとともにプリグルーブを形成した基板と、この基板上に設けるとともに、レーザー光を吸収する色素から構成した光吸収物質を含む光記録層と、この光記録層上に設けるとともに、上記レーザー光を反射する光反射層と、を有し、上記基板を通して上記光記録層に上記レーザー光を照射することにより光学的に読み取り可能な情報を記録する光情報記録媒体であって、上記色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする光情報記録媒体である。
【００１０】
上記レーザー光の記録再生波長における上記色素の消衰係数ｋが、０．１５以下であることができる。
【００１１】
上記プリグルーブ内において、当該光情報記録媒体の直径方向の切断面における上記プリグルーブの断面積に対する上記色素が占める断面積の比率（グルーブ内色素比率）が、３０％〜６３％、であることができる。
【００１２】
上記色素として、下記構造式（化２）で示す色素化合物を用いることができる。
【化２】
【００１３】
上記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、１．１〜１．７、であることができる。
【００１４】
上記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、１．１〜１．５５、であることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による光情報記録媒体においては、記録時における光記録層内の色素の熱分解開始温度および発熱量さらには光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御するようにしたので、基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ）の幅広い記録速度域に対応して、ＬＰＰ信号および変調度を適正に確保した光情報記録媒体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、色素の熱分解開始温度を１９０〜２６０℃、発熱量を２０〜１５０ｃａｌ／ｇとしたので、使用最速（１６ｘ）でも好適に使用可能で、とくにＤＶＤ−Ｒとした場合でも良好なＡＲ（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ：振幅低下率指標）を取得することができる上、低速から高速まで広範囲の記録線速度に対応した光情報記録媒体を実現することができた。
本発明の光情報記録媒体は、ＤＶＤ−Ｒに適用してとくに好適であるが、これに限られるものではなく、たとえば、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤなどにも適用することができる。
【実施例】
【００１７】
つぎに本発明の一実施例による光情報記録媒体１を図１ないし図１６にもとづき説明する。
図１は、円盤状の光情報記録媒体１の要部拡大断面図であって、光情報記録媒体１の直径方向の切断面を示す断面図、すなわち、プリグルーブ７が刻んである面に対して垂直、かつプリグルーブ７方向に対して垂直に切断した断面図を模式的に示したものである。
光情報記録媒体１は、透光性の基板２と、この基板２上に形成した光記録層３（光吸収層）と、この光記録層３の上に形成した光反射層４と、この光反射層４の上に形成した保護層５と、を有する。なお、保護層５のさらに上層に所定厚さのダミー基板６を積層し、ＤＶＤ規格で必要とされる所定の厚さに形成する。
上記基板２にはスパイラル状にプリグルーブ７を形成してある。このプリグルーブ７の左右には、このプリグルーブ７以外の部分すなわちランド８が位置している。
【００１８】
図示するように、光情報記録媒体１にレーザー光９（記録光）を照射したときに、光記録層３がこのレーザー光９のエネルギーを吸収することにより発熱し、基板２側に熱変質が生じて記録ピット１０が形成される。また、図示を省略してあるが、ランド８上にはアドレス情報用の前記ランドプレピット（ＬＰＰ）を形成する。
【００１９】
なお、基板２と光記録層３とは、第１の層界１１により互いに接している。
光記録層３と光反射層４とは、第２の層界１２により接している。
光反射層４と保護層５とは、第３の層界１３により接している。
保護層５とダミー基板６とは、第４の層界１４により接している。
【００２０】
透光性の基板２は、レーザー光に対する屈折率がたとえば１．５〜１．７程度の範囲内の透明度の高い材料で、耐衝撃性に優れた主として樹脂により形成したもの、たとえばポリカーボネート、ガラス板、アクリル板、エポキシ板等を用いる。
【００２１】
光記録層３は、基板２の上に形成した色素を含む光吸収性の物質（光吸収物質）からなる層で、レーザー光９を照射することにより、発熱、溶融、昇華、変形または変性をともなう層である。この光記録層３はたとえば溶剤により溶解したアゾ系色素、シアニン系色素等を、スピンコート法等の手段により、基板２の表面に一様にコーティングすることによってこれを形成する。
光記録層３に用いる材料は、任意の光記録材料を採用することができるが、本発明においては所定の熱分解温度および発熱量を有することが必要であり、詳しくは後述する。
【００２２】
光反射層４は、熱伝導率および光反射性の高い金属膜であり、たとえば、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこれらを含む合金を、蒸着法、スパッタ法等の手段によりこれを形成する。
【００２３】
保護層５は、基板２と同様の耐衝撃性、接着性に優れた樹脂によりこれを形成する。たとえば、紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、これに紫外線を照射して硬化させることによりこれを形成する。
【００２４】
ダミー基板６は、上記基板２と同様の材料によりこれを構成し、約１．２ｍｍの所定の厚さを確保する。
【００２５】
まず、光情報記録媒体１の放熱特性について説明する。
図１において、光情報記録媒体１の各部分の寸法を図示のように設定する。
とくに、プリグルーブ７において、基板２と光記録層３との第１の層界１１における、図１中、プリグルーブ７の左側上隅部をＡ点とし、左側下隅部をＢ点とし、右下隅部をＣ点とし、右上隅部をＤ点とする。
さらに、ランド８上に位置する光反射層４の左上隅部をＥ点とし、プリグルーブ７の開口部にランド８からの第１の層界１１と同一レベルに延びる開口部レベル線１５（仮想線）と光反射層の左傾斜部との交点をＦ点とし、プリグルーブ７内に基板２方向に向かって突出している光反射層４の左下隅部をＧ点とし、右下隅部をＨ点とし、開口部レベル線１５と光反射層の右傾斜部との交点をＩ点とし、ランド８上に位置する光反射層４の右上隅部をＪ点する。
光反射層４がプリグルーブ７に臨む凹み部の最大幅（光情報記録媒体１の直径方向の幅）をＷdt（直線ＥＪの長さ）、とする。
光反射層４がプリグルーブ７に臨む凹み部の最小幅をＷdb（直線ＧＨの長さ）、とする。
光記録層３のプリグルーブ７における最大幅をＷst（直線ＡＤの長さ）、とする。
光記録層３のプリグルーブ７における最小幅をＷsb（直線ＢＣの長さ）、とする。
光反射層４のランド８に臨む凸部の幅をＷdl（直線ＪＥ１の長さ）、とする。
光記録層３のランド８における幅をＷsl（直線ＤＡ１の長さ）、とする。
光記録層３と光反射層４との間におけるランド８の第１の層界１１のレベルでの光記録層３の幅をＷx（直線ＡＦ、ＩＤの長さ）、とする。
光反射層４のランド８における第２の層界１２からプリグルーブ７における第２の層界１２までの深さ（色素グルーブ深さ）をＨdg（直線ＪＥと直線ＧＨとの間の長さ）、とする。
光記録層３のランド８における深さをＨdl（直線ＪＥと直線ＤＡとの間の長さ）、とする。
プリグルーブ７の深さ（基板グルーブ深さ）をＨsg（直線ＤＡと直線ＢＣとの間の長さ）、とする。
プリグルーブ７における光記録層３と光反射層４との間の深さをＨsd（直線ＧＨと直線ＢＣとの間の長さ）、とする。
光反射層４の光記録層３内における傾斜部の角度（グルーブ色素角度）をα、とする。
なお、光記録層３の基板２内における傾斜部の角度（グルーブ基板角度）をβ、とする。
【００２６】
当該光情報記録媒体１の断面形状およびそれぞれの寸法を測定するためには、光情報記録媒体１の中央の孔から金属製のスパチュラーを差し込んで光記録層３と光反射層４との間の第２の層界１２部分を剥離し、分解する。
ついで、光反射層４側に付着している色素層（光記録層３）をエタノールで洗い落とし、剥離の際にスパチュラーで傷ついた部分を除いて、色素層形状の測定サンプルとして測定に用いた。
さらに、基板２側に付着している色素層をエタノールで洗い落とし、剥離の際にスパチュラーで傷ついた部分を除いて、基板２形状の測定サンプルとして測定に用いた。
それぞれの部分の形状測定には、ＡＦＭ（Ｔｈｅｒｍｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ製、Ａｕｔｏｐｒｏｂｅ Ｍ５）を用いた。
【００２７】
図２は、光反射層４側の形状の測定結果を示すグラフであって、実際の測定形状は曲線となっているが、深さ、半値幅および角度のデータを用いて計算しやすいように直線で近似する。
すなわち、図３は、図２のように得られた曲線を直線で近似した光反射層４の断面形状を示すグラフであって、点線が実際の測定形状を示し、実線が近似形状を示す。
なお、上述と同様の手法により、基板２の形状も測定する。
【００２８】
本発明における高速記録時の熱制御設計について述べると、光情報記録媒体１に記録する際のレーザー光９のレーザーパワーによってプリグルーブ７内の色素は急激に加熱され、それぞれの熱は光記録層３や光反射層４を通って拡散されてゆく。
この拡散されてゆく熱は、隣接部分のトラック間やプリグルーブ７内へと移ってゆき、その部分はある程度暖められた、いわば予熱状態となる。この予熱状態で、つぎの記録のためのレーザー光９が照射されると、予熱状態ではない冷めた状態の記録膜とは異なった記録ピット１０が形成されることになる。
【００２９】
また、レーザー光９のレーザーパワーが強ければ強いほど、すなわち、高速記録になればなるほど、発生する熱量は多くなる。たとえば、一般的なＤＶＤ−Ｒのメディアでは、１倍速記録（約３．５ｍ／ｓ）でその記録パワー（レーザー強度）は６〜１０ｍＷ前後であり、４倍速記録では１５〜２０ｍＷ前後であり、８倍速記録では２５〜３０ｍＷ前後であり、１６倍速記録では４０ｍＷ以上の記録レーザーパワーが必要と予想される。
要するに、高速記録対応のメディアにとって、その記録時に発生する熱が隣接部分に影響しないようすることはますます重要となってくる。
【００３０】
光情報記録媒体１の記録時に発生する熱を制御する因子は、発熱制御および放熱制御に大別することができる。
発熱制御は、光記録層３の材料自体の発熱量や分解温度などの材料物性因子と関係し、放熱制御は、光記録層３や基板２などの形状因子すなわち光記録層３の厚さや光記録層３と光反射層４との間の第２の層界１２の形状と密接に関連している。
たとえば有機色素材料薄膜である光記録層３は、金属薄膜である光反射層４とポリカーボネート材料の基板２との間に挟まれている。熱伝導性としては、プラスチック材料であるポリカーボネート（基板２）よりも金属（光反射層４）の方が良いのは自明で、放熱制御は、形状因子が密接に関係する。
【００３１】
とくに、以下の項目による光記録層３の形状は、高速記録時の熱制御（放熱制御）に対して影響度が大きい。さらに、項目（１）および（２）がとくに影響度が大きい。
（１）プリグルーブ７内における色素比率（グルーブ内色素比率）、すなわちこのグルーブ内色素比率は、実際はプリグルーブ７内における色素量の容積割合であるが、図１における台形ＡＢＣＤの面積に対する台形ＦＧＨＩの面積の比と等価である。
図４は、このグルーブ内色素比率の計算式を示す。
（２）プリグルーブ７内における反射膜突出深さ（Ｈsg−Ｈsd）。
（３）プリグルーブ７内における色素の厚さ（グルーブ内色素厚さ）Ｈsd。
（４）プリグルーブ７内におけるグルーブ色素角度α。
（５）色素レベリング値（Ｈsg−Ｈdg）÷Ｈsg。
（６）プリグルーブ７内における光反射層４の比率（グルーブ内光反射層比率）、すなわち、本発明においては、グルーブ内色素比率と相関して、プリグルーブ７内における光反射層４の比率を着目することもできる。図４に計算式を示すように、グルーブ内色素比率と同様にして、グルーブ内光反射層比率を定義することができる。
【００３２】
本発明において、８倍速以上の高速記録に対応させるためには、（１）のグルーブ内色素比率を、３０％〜６３％、とすることが望ましい。
３０％未満では十分な大きさの記録ピット１０を形成することができない。
６３％をこえた場合には、図５にもとづいて後述するように、ＤＣジッターを規格値以内に抑えることができない。
【００３３】
つぎに、基板２、光記録層３および光反射層４などの形状（とくにグルーブ内色素比率）がメディアの高速記録特性にどのように影響するかを調べた結果のデータを示す。
図５は、ＤＣジッターと、グルーブ内色素比率とを示すグラフであって、ＤＣジッターが１３％をこえるアシンメトリ値を横軸に取り、グルーブ内色素比率を縦軸に取っている。
ここで、「ＤＣジッター（ジッター）」とは、”Ｄａｔａ ｔｏ Ｃｌｏｃｋ Ｊｉｔｔｅｒ”のことで、光情報記録媒体１を一回転させたときのジッター値であり、記録ピット１０のゆらぎを表す。このＤＣジッターが１３％をこえてしまうと、ＤＶＤ−Ｒの場合、規格で決められているエラー信号（ＰＩエラー）がその規格値２８０をこえてしまいやすくなる。
「アシンメトリ値」とは、ＤＶＤ−Ｒにおける記録ピット１０のピット長さ３Ｔから１４Ｔまでの長さに対しての平均値について本来記録されるべき位置からのズレを表す。
このアシンメトリ値は、記録媒体の記録感度をより向上させるためには、設計上なるべくプラス側にシフトさせた方がよいことが実験上検証されており、そのため、アシンメトリ値としては、高速記録の場合は、−５％〜１５％の範囲が望ましく、たとえば８倍速のときには、−５％からプラス側へシフトさせることが望ましく、１６倍速のときには、５％からプラス側へシフトさせることが望ましい。
図５は、１倍速、２倍速、４倍速、６倍速および８倍速の記録を行って得られたＤＣジッターの結果をもとに、１６倍速の記録結果を予測したものであり、図示のように、グルーブ内色素比率が減少するほど（グルーブ光反射層比率が増加するほど）、ＤＣジッターが１３％をこえるアシンメトリ値がプラス側にシフトして行くのがわかる。すなわち、プリグルーブ７内に光反射層４が突出する割合が増加するほど（もちろん上限値としてたとえば７０％はあるが）、記録時の発生熱量が光反射層４の金属膜により速やかに放熱拡散されてゆくことがわかる。
図５のグラフから、アシンメトリ値が−５％のときのグルーブ内色素比率が６３％以下が望ましく、アシンメトリ値が＋５％のときの５７％以下が好ましいことを裏付けることができる。
【００３４】
つぎに、色素材料の熱分解開始温度、発熱量、消衰係数ｋと、変調度、記録感度ないし記録パワーとの相関関係について述べる。
図６は、色素の熱分解開始温度（色素分解開始温度）と、１６倍速および１倍速の変調度の比との関係を示すグラフであって、熱分解開始温度が低温になるほど、低速記録および高速記録記録ピット１０の大きさが互いに近くなること、すなわち、低速記録に対する高速記録の変調度比が小さくなることがわかる。熱分解開始温度が低くなることにより、低いレーザーパワーでも十分な色素分解をもたらすことができ、高速記録時においても低速記録時と同様にレーザーパワーをを低く抑えることができるため、記録ピット１０の大きさがばらつかずに制御可能になったためと考えられる。
低速記録すなわち、１倍速記録（１ｘ記録）を満足するための変調度はＤＶＤのベーシックライトストラテジーの場合は５０％以上であり、記録ドライブにおける半導体レーザーその他の個体差などによる影響を考慮した場合、その記録特性を安定に確保するためには、１倍速記録時の変調度は５５％以上が好ましい。
高速記録すなわち、１６倍速記録（１６ｘ記録）時のＬＰＰ信号を確保するための変調度は８５％以下であることから、１６ｘ／１ｘの変調度比（１６ｘ記録の変調度／１ｘ記録の変調度）は、１．７以下、好ましくは１．５５以下に抑える必要がある。また１ｘ以外の記録を満足するための変調度は６０％以上であるため、１６ｘの変調度は少なくとも６０％以上にする必要があり、１６ｘ／１ｘの変調度比は少なくとも１．１以上にする必要がある。
図６のグラフから、変調度比が１．１〜１．７の範囲、とくに１．１〜１．５５の範囲にするために、色素の熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、好ましくは２００〜２５０℃の範囲にする必要がある。熱分解開始温度が１９０℃より低すぎると記録に支障が出るとともに、２６０℃より高すぎると高速記録でのＡＲを取ることができなくなる。本発明による光情報記録媒体１では、以上のように変調度比を調整しているので、１ｘ〜１６ｘまでの広い記録速度範囲において安定して対応可能とすることができる。
【００３５】
さらに述べると、光情報記録媒体１に記録する際のレーザーパワーによってプリグルーブ７内の色素は急激に加熱され、その熱によって記録ピット１０が形成される。色素の消衰係数ｋ、色素の熱分解開始温度や発熱量などの色素物性や、光記録層３における色素膜厚などの形状によって記録パワーが変化し、形成される記録ピット１０の大きさも変わってくる。
半導体レーザー自体による記録レーザーパワーに限界があることから、１６ｘ記録では記録パワーを４０〜５０ｍＷ程度以下に抑えることが推奨される。
また、反射率（規格では４５％以上）を確保するために、消衰係数ｋをある一定値以下にする必要がある。加えて、１６ｘ記録では、その高い記録レーザーパワーの影響のために、生じる熱を隣接する記録ピット１０部分などへ影響しないように制御しなければならず、この発生する熱を制御するために、図１ないし図５にもとづいて既述のような光反射層４を通した放熱制御が効果的であり、上述のような熱分解開始温度を１９０〜２６０℃の範囲に抑えるとともに、グルーブ内色素比率を３０％〜６３％とすることにより、さらに発熱時の変調度比を望ましい範囲内に限定可能である。
【００３６】
図７は、色素の消衰係数ｋと、記録パワー（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフであって、図示のように、消衰係数ｋが小さくなるほど、記録パワーが増加する（記録感度が悪化する）。１６ｘ記録を満足するために記録パワーの目標値は、規格である５０ｍＷ以下、好ましくは４７ｍＷ以下であり、図７のグラフから記録パワー（記録感度）に対応して制御可能な範囲は、レーザー光による記録再生波長（たとえばＤＶＤの６６０ｎｍ）において消衰係数ｋが０．０９以上の場合である。また、規格の反射率４５％以上を得るためには、レーザー光の記録再生波長における色素の消衰係数ｋが、０．１５以下にする必要がある。なお、本発明における消衰係数ｋの指標は、一検出波長として６６０ｎｍがあるが、これは本発明の対象をＤＶＤに限るものではない。
【００３７】
つぎに、消衰係数ｋが同じ場合における色素の発熱量と１６ｘ記録感度の関係を検証した。
図８は、色素の発熱量と、記録感度（記録パワー）（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフであって、図示のように、消衰係数ｋが同じ場合（ｋ＝０．０９、ｋ＝０．０６）、色素の発熱量が小さくなるほど、記録感度は大幅に悪化（記録パワーが増加）することがわかる。本発明においては、色素の発熱量としては、２０〜１５０ｃａｌ／ｇ、好ましくは、５０〜１００ｃａｌ／ｇ、さらに好ましくは、７０〜１００ｃａｌ／ｇにする必要がある。
すなわち、１６ｘ記録を満足するための記録感度の目標値は、記録パワーとして４７ｍＷ以下であり、図８のグラフから、この記録感度に制御することができるのは、色素の発熱量が少なくとも２０ｃａｌ／ｇ以上でなければならない。２０ｃａｌ／ｇより少ないとレーザー出力を高くしなければならなくなる。
また、実験の結果、熱分解開始温度が低くても発熱量が１５０ｃａｌ／ｇをこえると色素の分解が進みすぎる結果、変調度が大きくなりすぎてしまう。
【００３８】
以上のような、本発明の光情報記録媒体１における熱分解開始温度、発熱量および消衰係数ｋなどの範囲を満足する色素の一例として、図９に示す有機色素材料（アゾ色素）を挙げることができる。
なお、図１０は、図９における「Ａ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左上部に示すふたつの環以外のものが好ましい。
図１１は、図９における「Ｂ」の具体例を例示した説明図である。
図１２は、図９における「Ｘ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左上部に示すふたつの基が好ましい。
図１３は、図９における「Ｃ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左右上部に示すいつつの単環のもの以外が好ましい。
図１４は、図９における「Ｍ2+」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、Ｎｉ2+が好ましい。
【００３９】
つぎに、具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
図１５に示す色素化合物Ｉ（アゾ色素）０．２５ｇを、２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール１０ｍｌに溶解し、塗布溶液を調製した。
この色素化合物Ｉの熱分解開始温度をＴＧ−ＤＴＡ（（株）理学電機製）を用いて分析したところ、温度２５１．４℃から熱分解開始が認められた。
色素化合物Ｉの分解発熱量をＤＳＣ（マックサイエンス社製）を用いて分析したところ、発熱量７１．４ｃａｌ／ｇが認められた。
色素化合物Ｉの消衰係数ｋは、記録波長６６０ｎｍにおいて０．１３であった。
ポリカーボネート製で連続した案内溝（プリグルーブ７）を有する外径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円盤状の基板２に、この色素化合物Ｉの塗布溶液を回転数２０００ｒｐｍでスピンコート法により塗布し、平均色素膜厚さ約５０ｎｍの光記録層３を形成した。
さらに、この光記録層３の上に銀（Ａｇ）をスパッタリングし、厚さ１００ｎｍの光反射層４を形成した。
さらに、光反射層４の上に、紫外線硬化樹脂ＳＤ−３１８（大日本インキ化学工業製）をスピンコートしたのち、これに紫外線を照射して硬化させ、保護層５を形成した。
この保護層５の表面に紫外線硬化樹脂製の接着剤を塗布し、上述と同じ材質および形状のダミー基板６を貼り合わせ、この接着剤に紫外線を照射して硬化させて接着し、追記型光情報記録媒体１を作成した。
【００４０】
上述のようにして光記録層３を形成した光情報記録媒体１について、波長６６０ｎｍの半導体レーザー（ＮＡ＝０．６５）を搭載したパルステック工業製ディスク評価装置（ＤＤＵ−１０００）を用いて、ＥＦＭ信号を線速度３．４９ｍ／ｓ（１倍速）で記録を行った結果、レーザーパワーは、６．５ｍＷであった。
記録後、同評価装置を用いて、レーザー出力を０．７ｍＷにして信号を再生し、反射率、変調度、エラーレートおよびジッターを測定したところ、いずれも良好な値を示した。
また、線速度２８ｍ／ｓ（８倍速）で高速記録を行ったところ、レーザーパワーは、２４．５ｍＷであった。
記録後、同評価装置を用いて、レーザー出力を０．７ｍＷにして信号を再生し、反射率、変調度、エラーレートおよびジッターを測定したところ、いずれも良好な値を示した。
【００４１】
（比較例１）
図１５に示す色素化合物Ｉ（アゾ色素）の代わりに、図１６に示す色素化合物ＩＩ（アゾ色素）を用いた以外は実施例１と同様にした。
この色素化合物ＩＩの熱分解開始温度は２７５．１℃、分解発熱量は１２１．５ｃａｌ／ｇ、消衰係数ｋは記録波長６６０ｎｍにおいて０．１４であった。
【００４２】
塗布溶液を上述の実施例１と同様にして追記型光情報記録媒体１を作成し、評価を行ったところ、熱分解開始温度が高すぎるために、１ｘ記録時の変調度が４２％と小さくなってしまったため、十分な特性を得ることができなかった。
【００４３】
（比較例２）
比較例１における色素膜厚を約５０ｎｍから６０ｎｍに変更した以外は比較例１と同様にした。
この色素化合物ＩＩの熱分解開始温度、分解発熱量および消衰係数ｋは、それぞれ比較例１の場合と同じであった。
【００４４】
塗布溶液を上述の実施例１と同様にして追記型光情報記録媒体１を作成し、評価を行ったところ、色素膜圧を十分厚く形成したために、１ｘ記録時の変調度を５５％と十分に確保することができたが、１６ｘ記録時の変調度が８６％と大きく取れすぎてしまって、ランドプレピット（ＬＰＰ）信号の信号振幅が低下し、ＡＲがゼロになってしまったため、十分な特性を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例による光情報記録媒体１の要部拡大断面図である。
【図２】同、光反射層４側の形状の測定結果を示すグラフである。
【図３】同、図２のように得られた曲線を直線で近似した光反射層４の断面形状を示すグラフである。
【図４】同、グルーブ内色素比率、およびグルーブ内光反射層比率の計算式を示す図面である。
【図５】同、ＤＣジッターと、グルーブ内色素比率とを示すグラフである。
【図６】同、色素の熱分解開始温度（色素分解開始温度）と、１６倍速および１倍速の変調度の比との関係を示すグラフである。
【図７】同、色素の消衰係数ｋと、記録パワー（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフである。
【図８】同、色素の発熱量と、記録感度（記録パワー）（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフである。
【図９】同、本発明の光情報記録媒体１における熱分解開始温度、発熱量および消衰係数ｋなどの範囲を満足する有機色素材料（アゾ色素）の一般構造式を示す説明図である。
【図１０】同、図９における「Ａ」の具体例を例示した説明図である。
【図１１】同、図９における「Ｂ」の具体例を例示した説明図である。
【図１２】同、図９における「Ｘ」の具体例を例示した説明図である。
【図１３】同、図９における「Ｃ」の具体例を例示した説明図である。
【図１４】同、図９における「Ｍ2+」の具体例を例示した説明図である。
【図１５】同、実施例１で用いた色素化合物Ｉ（アゾ色素）の構造式を示す説明図である。である。
【図１６】同、比較例１、２で用いた色素化合物ＩＩ（アゾ色素）の構造式を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 光情報記録媒体（実施例、図１）
２ 基板
３ 光記録層（光吸収層）
４ 光反射層
５ 保護層
６ ダミー基板
７ プリグルーブ
８ ランド
９ レーザー光（記録光、再生光）
１０ 記録ピット
１１ 第１の層界
１２ 第２の層界
１３ 第３の層界
１４ 第４の層界
１５ 開口部レベル線
【技術分野】
【０００１】
本発明は光情報記録媒体にかかるもので、とくに透光性の基板上に色素から構成した少なくとも光吸収物質などを含む光記録層と、金属膜などによる光反射層と、を有し、高密度かつ高速で書き込みおよび再生が可能である上、低速時でも好適に使用することができる光情報記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、波長が６４０〜６８０ｎｍ（たとえば６５０〜６６５ｎｍ）の半導体レーザーに対応する有機色素化合物を光記録層として用いたＤＶＤ−ＲやＤＶＤ＋Ｒなどの追記型光情報記録媒体の開発が行われている。これらＤＶＤ−ＲやＤＶＤ＋Ｒなどの光情報記録媒体は、従来のＣＤ−Ｒにおける、トラックピッチ１．６μｍ、記憶容量６５０〜６００ＭＢに比べて、トラックピッチは０．７４μｍと、より狭いピッチになり、記憶容量では４．７ＧＢと非常に高密度になっている。さらに、記録速度については、ＣＤ−Ｒでは、基準線速度が１．２〜１．４ｍ／ｓであるのに対して、ＤＶＤ−Ｒ／＋Ｒでは、基準線速度が３．４９ｍ／ｓと非常に高速化しており、このような高速化に応える色素が求められている。
さらに、このような有機色素化合物を光記録層に使用した光情報記録媒体において、記録速度が低速時から高速時の広い領域にわたって記録再生特性の確保が求められている。しかしながら、現状は、低速時から高速時の各記録再生特性を十分に満足する光情報記録媒体は得られていない。
【０００３】
高速記録では、記録パワーが高いために記録時に発生する熱量、ないし単位時間あたりの熱量が大きくなり、熱ひずみの問題が顕在化しやすく、記録ピットがばらつく原因となっている。すなわち、通常の光情報記録媒体では、高速記録では記録パワーが高いために記録ピットが大きくなりすぎる結果、変調度が高くなりすぎる。
とくに、ＤＶＤ−Ｒではランドプレピット（ＬＰＰ）と呼ばれるアドレス情報を確認する領域を設けており、このＬＰＰ信号を記録の前後において確保する必要があるが、大きすぎる記録ピットが形成された場合には、ＬＰＰの記録指標であるＡＲ（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ：振幅低下率指標）を十分に取ることができず、ＬＰＰ信号を確保することができないという問題がある。
なお、ＡＲは、記録ピットがない部分におけるＬＰＰ信号に対する最長記録ピットがある部分のＬＰＰ信号の割合（％）であり、ＤＶＤ−Ｒの規格では、ＡＲが１５％以上であることが要請されている。
したがって、高速記録では、記録パワーを低く抑えて記録時に発生する熱量を抑制する必要がある。
しかしながら、その一方で、高速記録時の記録パワーを低く抑えようとして、たとえば記録層の膜厚をより薄くした場合には、低速記録時に十分な大きさの記録ピットが形成されにくくなるため、変調度を確保することができないという問題がある。
大きな記録ピットに対するＬＰＰ信号の確保には、たとえばＬＰＰ自体を大きくすることが考えられるが、ＬＰＰを大きくしてしまうと、そのＬＰＰ信号が未記録時や記録時の情報にもれ込むために、エラーが大きくなりすぎてしまうという別の問題がある。
したがって、ＬＰＰ信号を確保するためには、記録速度の相違による記録ピットの大きさのばらつきを小さく抑えるとともに、低パワー記録時には十分な大きさの記録ピットを形成可能とし、かつ、高記録パワー時にもＡＲが規格を満たすように記録する必要があるが、このような記録材料（有機色素材料）に、どのようなものが適しているか全く分かっていなかった。
しかも、半導体レーザーの出力パワー自体にも限界があり，高速記録に対応することができる高感度の色素材料が求められている。また、高速化への要請は、次世代ディスク（Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤなど）の実用化にともなって、より求められると考えられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１５６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、従来からの低速記録（基準線速度の１倍）から高速記録（たとえば基準線速度の１６倍）間での広範囲の記録速度に対応可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００６】
また本発明は、低速記録時（基準線速度の１倍）における変調度（ＤＶＤの規格では５０％以上が必要とされている）を確保可能とするとともに、高速記録時（たとえば基準線速度の１６倍）における変調度が大きくなりすぎないように抑制可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００７】
また本発明は、記録時に発生する熱を有効かつ速やかに放熱可能として、記録パワーが大きな場合にも変調度が増加する割合を削減可能とした光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【０００８】
また本発明は、記録前後におけるＬＰＰ信号を確保することができ、良好なＡＲ取得が可能で、低速記録から高速記録における記録特性を満足可能な光情報記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
すなわち本発明は、光記録層への記録にあたって記録パワーにより発生する熱の制御を考慮し、放熱特性を向上させること（とくに光反射層を介した放熱特性を向上させること）、色素の熱分解温度（熱分解開始温度）と変調度ないし高低速記録の間の変調度比との間、さらには記録再生波長における薄膜状態での光吸収能（消衰係数）ｋや発熱量と記録感度との間に所定の相関関係があることを見い出し、色素の熱分解開始温度や発熱量および光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御することにより、使用速度の最遅と最速（たとえば基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ））の幅広い記録速度域に対応した、とくに１６ｘのＤＶＤ、さらに好ましくはＤＶＤ−Ｒに好適な光情報記録媒体を得ることができることに着目したもので、透光性を有するとともにプリグルーブを形成した基板と、この基板上に設けるとともに、レーザー光を吸収する色素から構成した光吸収物質を含む光記録層と、この光記録層上に設けるとともに、上記レーザー光を反射する光反射層と、を有し、上記基板を通して上記光記録層に上記レーザー光を照射することにより光学的に読み取り可能な情報を記録する光情報記録媒体であって、上記色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする光情報記録媒体である。
【００１０】
上記レーザー光の記録再生波長における上記色素の消衰係数ｋが、０．１５以下であることができる。
【００１１】
上記プリグルーブ内において、当該光情報記録媒体の直径方向の切断面における上記プリグルーブの断面積に対する上記色素が占める断面積の比率（グルーブ内色素比率）が、３０％〜６３％、であることができる。
【００１２】
上記色素として、下記構造式（化２）で示す色素化合物を用いることができる。
【化２】
【００１３】
上記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、１．１〜１．７、であることができる。
【００１４】
上記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、１．１〜１．５５、であることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による光情報記録媒体においては、記録時における光記録層内の色素の熱分解開始温度および発熱量さらには光吸収能（消衰係数）ｋを最適に制御するようにしたので、基準線速度（１ｘ）から１６倍速（１６ｘ）の幅広い記録速度域に対応して、ＬＰＰ信号および変調度を適正に確保した光情報記録媒体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、色素の熱分解開始温度を１９０〜２６０℃、発熱量を２０〜１５０ｃａｌ／ｇとしたので、使用最速（１６ｘ）でも好適に使用可能で、とくにＤＶＤ−Ｒとした場合でも良好なＡＲ（Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｒａｔｉｏ：振幅低下率指標）を取得することができる上、低速から高速まで広範囲の記録線速度に対応した光情報記録媒体を実現することができた。
本発明の光情報記録媒体は、ＤＶＤ−Ｒに適用してとくに好適であるが、これに限られるものではなく、たとえば、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋Ｒ、Ｂｌｕ−Ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤなどにも適用することができる。
【実施例】
【００１７】
つぎに本発明の一実施例による光情報記録媒体１を図１ないし図１６にもとづき説明する。
図１は、円盤状の光情報記録媒体１の要部拡大断面図であって、光情報記録媒体１の直径方向の切断面を示す断面図、すなわち、プリグルーブ７が刻んである面に対して垂直、かつプリグルーブ７方向に対して垂直に切断した断面図を模式的に示したものである。
光情報記録媒体１は、透光性の基板２と、この基板２上に形成した光記録層３（光吸収層）と、この光記録層３の上に形成した光反射層４と、この光反射層４の上に形成した保護層５と、を有する。なお、保護層５のさらに上層に所定厚さのダミー基板６を積層し、ＤＶＤ規格で必要とされる所定の厚さに形成する。
上記基板２にはスパイラル状にプリグルーブ７を形成してある。このプリグルーブ７の左右には、このプリグルーブ７以外の部分すなわちランド８が位置している。
【００１８】
図示するように、光情報記録媒体１にレーザー光９（記録光）を照射したときに、光記録層３がこのレーザー光９のエネルギーを吸収することにより発熱し、基板２側に熱変質が生じて記録ピット１０が形成される。また、図示を省略してあるが、ランド８上にはアドレス情報用の前記ランドプレピット（ＬＰＰ）を形成する。
【００１９】
なお、基板２と光記録層３とは、第１の層界１１により互いに接している。
光記録層３と光反射層４とは、第２の層界１２により接している。
光反射層４と保護層５とは、第３の層界１３により接している。
保護層５とダミー基板６とは、第４の層界１４により接している。
【００２０】
透光性の基板２は、レーザー光に対する屈折率がたとえば１．５〜１．７程度の範囲内の透明度の高い材料で、耐衝撃性に優れた主として樹脂により形成したもの、たとえばポリカーボネート、ガラス板、アクリル板、エポキシ板等を用いる。
【００２１】
光記録層３は、基板２の上に形成した色素を含む光吸収性の物質（光吸収物質）からなる層で、レーザー光９を照射することにより、発熱、溶融、昇華、変形または変性をともなう層である。この光記録層３はたとえば溶剤により溶解したアゾ系色素、シアニン系色素等を、スピンコート法等の手段により、基板２の表面に一様にコーティングすることによってこれを形成する。
光記録層３に用いる材料は、任意の光記録材料を採用することができるが、本発明においては所定の熱分解温度および発熱量を有することが必要であり、詳しくは後述する。
【００２２】
光反射層４は、熱伝導率および光反射性の高い金属膜であり、たとえば、金、銀、銅、アルミニウム、あるいはこれらを含む合金を、蒸着法、スパッタ法等の手段によりこれを形成する。
【００２３】
保護層５は、基板２と同様の耐衝撃性、接着性に優れた樹脂によりこれを形成する。たとえば、紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布し、これに紫外線を照射して硬化させることによりこれを形成する。
【００２４】
ダミー基板６は、上記基板２と同様の材料によりこれを構成し、約１．２ｍｍの所定の厚さを確保する。
【００２５】
まず、光情報記録媒体１の放熱特性について説明する。
図１において、光情報記録媒体１の各部分の寸法を図示のように設定する。
とくに、プリグルーブ７において、基板２と光記録層３との第１の層界１１における、図１中、プリグルーブ７の左側上隅部をＡ点とし、左側下隅部をＢ点とし、右下隅部をＣ点とし、右上隅部をＤ点とする。
さらに、ランド８上に位置する光反射層４の左上隅部をＥ点とし、プリグルーブ７の開口部にランド８からの第１の層界１１と同一レベルに延びる開口部レベル線１５（仮想線）と光反射層の左傾斜部との交点をＦ点とし、プリグルーブ７内に基板２方向に向かって突出している光反射層４の左下隅部をＧ点とし、右下隅部をＨ点とし、開口部レベル線１５と光反射層の右傾斜部との交点をＩ点とし、ランド８上に位置する光反射層４の右上隅部をＪ点する。
光反射層４がプリグルーブ７に臨む凹み部の最大幅（光情報記録媒体１の直径方向の幅）をＷdt（直線ＥＪの長さ）、とする。
光反射層４がプリグルーブ７に臨む凹み部の最小幅をＷdb（直線ＧＨの長さ）、とする。
光記録層３のプリグルーブ７における最大幅をＷst（直線ＡＤの長さ）、とする。
光記録層３のプリグルーブ７における最小幅をＷsb（直線ＢＣの長さ）、とする。
光反射層４のランド８に臨む凸部の幅をＷdl（直線ＪＥ１の長さ）、とする。
光記録層３のランド８における幅をＷsl（直線ＤＡ１の長さ）、とする。
光記録層３と光反射層４との間におけるランド８の第１の層界１１のレベルでの光記録層３の幅をＷx（直線ＡＦ、ＩＤの長さ）、とする。
光反射層４のランド８における第２の層界１２からプリグルーブ７における第２の層界１２までの深さ（色素グルーブ深さ）をＨdg（直線ＪＥと直線ＧＨとの間の長さ）、とする。
光記録層３のランド８における深さをＨdl（直線ＪＥと直線ＤＡとの間の長さ）、とする。
プリグルーブ７の深さ（基板グルーブ深さ）をＨsg（直線ＤＡと直線ＢＣとの間の長さ）、とする。
プリグルーブ７における光記録層３と光反射層４との間の深さをＨsd（直線ＧＨと直線ＢＣとの間の長さ）、とする。
光反射層４の光記録層３内における傾斜部の角度（グルーブ色素角度）をα、とする。
なお、光記録層３の基板２内における傾斜部の角度（グルーブ基板角度）をβ、とする。
【００２６】
当該光情報記録媒体１の断面形状およびそれぞれの寸法を測定するためには、光情報記録媒体１の中央の孔から金属製のスパチュラーを差し込んで光記録層３と光反射層４との間の第２の層界１２部分を剥離し、分解する。
ついで、光反射層４側に付着している色素層（光記録層３）をエタノールで洗い落とし、剥離の際にスパチュラーで傷ついた部分を除いて、色素層形状の測定サンプルとして測定に用いた。
さらに、基板２側に付着している色素層をエタノールで洗い落とし、剥離の際にスパチュラーで傷ついた部分を除いて、基板２形状の測定サンプルとして測定に用いた。
それぞれの部分の形状測定には、ＡＦＭ（Ｔｈｅｒｍｏｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｓ製、Ａｕｔｏｐｒｏｂｅ Ｍ５）を用いた。
【００２７】
図２は、光反射層４側の形状の測定結果を示すグラフであって、実際の測定形状は曲線となっているが、深さ、半値幅および角度のデータを用いて計算しやすいように直線で近似する。
すなわち、図３は、図２のように得られた曲線を直線で近似した光反射層４の断面形状を示すグラフであって、点線が実際の測定形状を示し、実線が近似形状を示す。
なお、上述と同様の手法により、基板２の形状も測定する。
【００２８】
本発明における高速記録時の熱制御設計について述べると、光情報記録媒体１に記録する際のレーザー光９のレーザーパワーによってプリグルーブ７内の色素は急激に加熱され、それぞれの熱は光記録層３や光反射層４を通って拡散されてゆく。
この拡散されてゆく熱は、隣接部分のトラック間やプリグルーブ７内へと移ってゆき、その部分はある程度暖められた、いわば予熱状態となる。この予熱状態で、つぎの記録のためのレーザー光９が照射されると、予熱状態ではない冷めた状態の記録膜とは異なった記録ピット１０が形成されることになる。
【００２９】
また、レーザー光９のレーザーパワーが強ければ強いほど、すなわち、高速記録になればなるほど、発生する熱量は多くなる。たとえば、一般的なＤＶＤ−Ｒのメディアでは、１倍速記録（約３．５ｍ／ｓ）でその記録パワー（レーザー強度）は６〜１０ｍＷ前後であり、４倍速記録では１５〜２０ｍＷ前後であり、８倍速記録では２５〜３０ｍＷ前後であり、１６倍速記録では４０ｍＷ以上の記録レーザーパワーが必要と予想される。
要するに、高速記録対応のメディアにとって、その記録時に発生する熱が隣接部分に影響しないようすることはますます重要となってくる。
【００３０】
光情報記録媒体１の記録時に発生する熱を制御する因子は、発熱制御および放熱制御に大別することができる。
発熱制御は、光記録層３の材料自体の発熱量や分解温度などの材料物性因子と関係し、放熱制御は、光記録層３や基板２などの形状因子すなわち光記録層３の厚さや光記録層３と光反射層４との間の第２の層界１２の形状と密接に関連している。
たとえば有機色素材料薄膜である光記録層３は、金属薄膜である光反射層４とポリカーボネート材料の基板２との間に挟まれている。熱伝導性としては、プラスチック材料であるポリカーボネート（基板２）よりも金属（光反射層４）の方が良いのは自明で、放熱制御は、形状因子が密接に関係する。
【００３１】
とくに、以下の項目による光記録層３の形状は、高速記録時の熱制御（放熱制御）に対して影響度が大きい。さらに、項目（１）および（２）がとくに影響度が大きい。
（１）プリグルーブ７内における色素比率（グルーブ内色素比率）、すなわちこのグルーブ内色素比率は、実際はプリグルーブ７内における色素量の容積割合であるが、図１における台形ＡＢＣＤの面積に対する台形ＦＧＨＩの面積の比と等価である。
図４は、このグルーブ内色素比率の計算式を示す。
（２）プリグルーブ７内における反射膜突出深さ（Ｈsg−Ｈsd）。
（３）プリグルーブ７内における色素の厚さ（グルーブ内色素厚さ）Ｈsd。
（４）プリグルーブ７内におけるグルーブ色素角度α。
（５）色素レベリング値（Ｈsg−Ｈdg）÷Ｈsg。
（６）プリグルーブ７内における光反射層４の比率（グルーブ内光反射層比率）、すなわち、本発明においては、グルーブ内色素比率と相関して、プリグルーブ７内における光反射層４の比率を着目することもできる。図４に計算式を示すように、グルーブ内色素比率と同様にして、グルーブ内光反射層比率を定義することができる。
【００３２】
本発明において、８倍速以上の高速記録に対応させるためには、（１）のグルーブ内色素比率を、３０％〜６３％、とすることが望ましい。
３０％未満では十分な大きさの記録ピット１０を形成することができない。
６３％をこえた場合には、図５にもとづいて後述するように、ＤＣジッターを規格値以内に抑えることができない。
【００３３】
つぎに、基板２、光記録層３および光反射層４などの形状（とくにグルーブ内色素比率）がメディアの高速記録特性にどのように影響するかを調べた結果のデータを示す。
図５は、ＤＣジッターと、グルーブ内色素比率とを示すグラフであって、ＤＣジッターが１３％をこえるアシンメトリ値を横軸に取り、グルーブ内色素比率を縦軸に取っている。
ここで、「ＤＣジッター（ジッター）」とは、”Ｄａｔａ ｔｏ Ｃｌｏｃｋ Ｊｉｔｔｅｒ”のことで、光情報記録媒体１を一回転させたときのジッター値であり、記録ピット１０のゆらぎを表す。このＤＣジッターが１３％をこえてしまうと、ＤＶＤ−Ｒの場合、規格で決められているエラー信号（ＰＩエラー）がその規格値２８０をこえてしまいやすくなる。
「アシンメトリ値」とは、ＤＶＤ−Ｒにおける記録ピット１０のピット長さ３Ｔから１４Ｔまでの長さに対しての平均値について本来記録されるべき位置からのズレを表す。
このアシンメトリ値は、記録媒体の記録感度をより向上させるためには、設計上なるべくプラス側にシフトさせた方がよいことが実験上検証されており、そのため、アシンメトリ値としては、高速記録の場合は、−５％〜１５％の範囲が望ましく、たとえば８倍速のときには、−５％からプラス側へシフトさせることが望ましく、１６倍速のときには、５％からプラス側へシフトさせることが望ましい。
図５は、１倍速、２倍速、４倍速、６倍速および８倍速の記録を行って得られたＤＣジッターの結果をもとに、１６倍速の記録結果を予測したものであり、図示のように、グルーブ内色素比率が減少するほど（グルーブ光反射層比率が増加するほど）、ＤＣジッターが１３％をこえるアシンメトリ値がプラス側にシフトして行くのがわかる。すなわち、プリグルーブ７内に光反射層４が突出する割合が増加するほど（もちろん上限値としてたとえば７０％はあるが）、記録時の発生熱量が光反射層４の金属膜により速やかに放熱拡散されてゆくことがわかる。
図５のグラフから、アシンメトリ値が−５％のときのグルーブ内色素比率が６３％以下が望ましく、アシンメトリ値が＋５％のときの５７％以下が好ましいことを裏付けることができる。
【００３４】
つぎに、色素材料の熱分解開始温度、発熱量、消衰係数ｋと、変調度、記録感度ないし記録パワーとの相関関係について述べる。
図６は、色素の熱分解開始温度（色素分解開始温度）と、１６倍速および１倍速の変調度の比との関係を示すグラフであって、熱分解開始温度が低温になるほど、低速記録および高速記録記録ピット１０の大きさが互いに近くなること、すなわち、低速記録に対する高速記録の変調度比が小さくなることがわかる。熱分解開始温度が低くなることにより、低いレーザーパワーでも十分な色素分解をもたらすことができ、高速記録時においても低速記録時と同様にレーザーパワーをを低く抑えることができるため、記録ピット１０の大きさがばらつかずに制御可能になったためと考えられる。
低速記録すなわち、１倍速記録（１ｘ記録）を満足するための変調度はＤＶＤのベーシックライトストラテジーの場合は５０％以上であり、記録ドライブにおける半導体レーザーその他の個体差などによる影響を考慮した場合、その記録特性を安定に確保するためには、１倍速記録時の変調度は５５％以上が好ましい。
高速記録すなわち、１６倍速記録（１６ｘ記録）時のＬＰＰ信号を確保するための変調度は８５％以下であることから、１６ｘ／１ｘの変調度比（１６ｘ記録の変調度／１ｘ記録の変調度）は、１．７以下、好ましくは１．５５以下に抑える必要がある。また１ｘ以外の記録を満足するための変調度は６０％以上であるため、１６ｘの変調度は少なくとも６０％以上にする必要があり、１６ｘ／１ｘの変調度比は少なくとも１．１以上にする必要がある。
図６のグラフから、変調度比が１．１〜１．７の範囲、とくに１．１〜１．５５の範囲にするために、色素の熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、好ましくは２００〜２５０℃の範囲にする必要がある。熱分解開始温度が１９０℃より低すぎると記録に支障が出るとともに、２６０℃より高すぎると高速記録でのＡＲを取ることができなくなる。本発明による光情報記録媒体１では、以上のように変調度比を調整しているので、１ｘ〜１６ｘまでの広い記録速度範囲において安定して対応可能とすることができる。
【００３５】
さらに述べると、光情報記録媒体１に記録する際のレーザーパワーによってプリグルーブ７内の色素は急激に加熱され、その熱によって記録ピット１０が形成される。色素の消衰係数ｋ、色素の熱分解開始温度や発熱量などの色素物性や、光記録層３における色素膜厚などの形状によって記録パワーが変化し、形成される記録ピット１０の大きさも変わってくる。
半導体レーザー自体による記録レーザーパワーに限界があることから、１６ｘ記録では記録パワーを４０〜５０ｍＷ程度以下に抑えることが推奨される。
また、反射率（規格では４５％以上）を確保するために、消衰係数ｋをある一定値以下にする必要がある。加えて、１６ｘ記録では、その高い記録レーザーパワーの影響のために、生じる熱を隣接する記録ピット１０部分などへ影響しないように制御しなければならず、この発生する熱を制御するために、図１ないし図５にもとづいて既述のような光反射層４を通した放熱制御が効果的であり、上述のような熱分解開始温度を１９０〜２６０℃の範囲に抑えるとともに、グルーブ内色素比率を３０％〜６３％とすることにより、さらに発熱時の変調度比を望ましい範囲内に限定可能である。
【００３６】
図７は、色素の消衰係数ｋと、記録パワー（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフであって、図示のように、消衰係数ｋが小さくなるほど、記録パワーが増加する（記録感度が悪化する）。１６ｘ記録を満足するために記録パワーの目標値は、規格である５０ｍＷ以下、好ましくは４７ｍＷ以下であり、図７のグラフから記録パワー（記録感度）に対応して制御可能な範囲は、レーザー光による記録再生波長（たとえばＤＶＤの６６０ｎｍ）において消衰係数ｋが０．０９以上の場合である。また、規格の反射率４５％以上を得るためには、レーザー光の記録再生波長における色素の消衰係数ｋが、０．１５以下にする必要がある。なお、本発明における消衰係数ｋの指標は、一検出波長として６６０ｎｍがあるが、これは本発明の対象をＤＶＤに限るものではない。
【００３７】
つぎに、消衰係数ｋが同じ場合における色素の発熱量と１６ｘ記録感度の関係を検証した。
図８は、色素の発熱量と、記録感度（記録パワー）（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフであって、図示のように、消衰係数ｋが同じ場合（ｋ＝０．０９、ｋ＝０．０６）、色素の発熱量が小さくなるほど、記録感度は大幅に悪化（記録パワーが増加）することがわかる。本発明においては、色素の発熱量としては、２０〜１５０ｃａｌ／ｇ、好ましくは、５０〜１００ｃａｌ／ｇ、さらに好ましくは、７０〜１００ｃａｌ／ｇにする必要がある。
すなわち、１６ｘ記録を満足するための記録感度の目標値は、記録パワーとして４７ｍＷ以下であり、図８のグラフから、この記録感度に制御することができるのは、色素の発熱量が少なくとも２０ｃａｌ／ｇ以上でなければならない。２０ｃａｌ／ｇより少ないとレーザー出力を高くしなければならなくなる。
また、実験の結果、熱分解開始温度が低くても発熱量が１５０ｃａｌ／ｇをこえると色素の分解が進みすぎる結果、変調度が大きくなりすぎてしまう。
【００３８】
以上のような、本発明の光情報記録媒体１における熱分解開始温度、発熱量および消衰係数ｋなどの範囲を満足する色素の一例として、図９に示す有機色素材料（アゾ色素）を挙げることができる。
なお、図１０は、図９における「Ａ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左上部に示すふたつの環以外のものが好ましい。
図１１は、図９における「Ｂ」の具体例を例示した説明図である。
図１２は、図９における「Ｘ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左上部に示すふたつの基が好ましい。
図１３は、図９における「Ｃ」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、図中左右上部に示すいつつの単環のもの以外が好ましい。
図１４は、図９における「Ｍ2+」の具体例を例示した説明図である。ただし、実用上、Ｎｉ2+が好ましい。
【００３９】
つぎに、具体的な実施例について説明する。
（実施例１）
図１５に示す色素化合物Ｉ（アゾ色素）０．２５ｇを、２，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロパノール１０ｍｌに溶解し、塗布溶液を調製した。
この色素化合物Ｉの熱分解開始温度をＴＧ−ＤＴＡ（（株）理学電機製）を用いて分析したところ、温度２５１．４℃から熱分解開始が認められた。
色素化合物Ｉの分解発熱量をＤＳＣ（マックサイエンス社製）を用いて分析したところ、発熱量７１．４ｃａｌ／ｇが認められた。
色素化合物Ｉの消衰係数ｋは、記録波長６６０ｎｍにおいて０．１３であった。
ポリカーボネート製で連続した案内溝（プリグルーブ７）を有する外径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍの円盤状の基板２に、この色素化合物Ｉの塗布溶液を回転数２０００ｒｐｍでスピンコート法により塗布し、平均色素膜厚さ約５０ｎｍの光記録層３を形成した。
さらに、この光記録層３の上に銀（Ａｇ）をスパッタリングし、厚さ１００ｎｍの光反射層４を形成した。
さらに、光反射層４の上に、紫外線硬化樹脂ＳＤ−３１８（大日本インキ化学工業製）をスピンコートしたのち、これに紫外線を照射して硬化させ、保護層５を形成した。
この保護層５の表面に紫外線硬化樹脂製の接着剤を塗布し、上述と同じ材質および形状のダミー基板６を貼り合わせ、この接着剤に紫外線を照射して硬化させて接着し、追記型光情報記録媒体１を作成した。
【００４０】
上述のようにして光記録層３を形成した光情報記録媒体１について、波長６６０ｎｍの半導体レーザー（ＮＡ＝０．６５）を搭載したパルステック工業製ディスク評価装置（ＤＤＵ−１０００）を用いて、ＥＦＭ信号を線速度３．４９ｍ／ｓ（１倍速）で記録を行った結果、レーザーパワーは、６．５ｍＷであった。
記録後、同評価装置を用いて、レーザー出力を０．７ｍＷにして信号を再生し、反射率、変調度、エラーレートおよびジッターを測定したところ、いずれも良好な値を示した。
また、線速度２８ｍ／ｓ（８倍速）で高速記録を行ったところ、レーザーパワーは、２４．５ｍＷであった。
記録後、同評価装置を用いて、レーザー出力を０．７ｍＷにして信号を再生し、反射率、変調度、エラーレートおよびジッターを測定したところ、いずれも良好な値を示した。
【００４１】
（比較例１）
図１５に示す色素化合物Ｉ（アゾ色素）の代わりに、図１６に示す色素化合物ＩＩ（アゾ色素）を用いた以外は実施例１と同様にした。
この色素化合物ＩＩの熱分解開始温度は２７５．１℃、分解発熱量は１２１．５ｃａｌ／ｇ、消衰係数ｋは記録波長６６０ｎｍにおいて０．１４であった。
【００４２】
塗布溶液を上述の実施例１と同様にして追記型光情報記録媒体１を作成し、評価を行ったところ、熱分解開始温度が高すぎるために、１ｘ記録時の変調度が４２％と小さくなってしまったため、十分な特性を得ることができなかった。
【００４３】
（比較例２）
比較例１における色素膜厚を約５０ｎｍから６０ｎｍに変更した以外は比較例１と同様にした。
この色素化合物ＩＩの熱分解開始温度、分解発熱量および消衰係数ｋは、それぞれ比較例１の場合と同じであった。
【００４４】
塗布溶液を上述の実施例１と同様にして追記型光情報記録媒体１を作成し、評価を行ったところ、色素膜圧を十分厚く形成したために、１ｘ記録時の変調度を５５％と十分に確保することができたが、１６ｘ記録時の変調度が８６％と大きく取れすぎてしまって、ランドプレピット（ＬＰＰ）信号の信号振幅が低下し、ＡＲがゼロになってしまったため、十分な特性を得ることができなかった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例による光情報記録媒体１の要部拡大断面図である。
【図２】同、光反射層４側の形状の測定結果を示すグラフである。
【図３】同、図２のように得られた曲線を直線で近似した光反射層４の断面形状を示すグラフである。
【図４】同、グルーブ内色素比率、およびグルーブ内光反射層比率の計算式を示す図面である。
【図５】同、ＤＣジッターと、グルーブ内色素比率とを示すグラフである。
【図６】同、色素の熱分解開始温度（色素分解開始温度）と、１６倍速および１倍速の変調度の比との関係を示すグラフである。
【図７】同、色素の消衰係数ｋと、記録パワー（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフである。
【図８】同、色素の発熱量と、記録感度（記録パワー）（１６ｘ記録時）との関係を示すグラフである。
【図９】同、本発明の光情報記録媒体１における熱分解開始温度、発熱量および消衰係数ｋなどの範囲を満足する有機色素材料（アゾ色素）の一般構造式を示す説明図である。
【図１０】同、図９における「Ａ」の具体例を例示した説明図である。
【図１１】同、図９における「Ｂ」の具体例を例示した説明図である。
【図１２】同、図９における「Ｘ」の具体例を例示した説明図である。
【図１３】同、図９における「Ｃ」の具体例を例示した説明図である。
【図１４】同、図９における「Ｍ2+」の具体例を例示した説明図である。
【図１５】同、実施例１で用いた色素化合物Ｉ（アゾ色素）の構造式を示す説明図である。である。
【図１６】同、比較例１、２で用いた色素化合物ＩＩ（アゾ色素）の構造式を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 光情報記録媒体（実施例、図１）
２ 基板
３ 光記録層（光吸収層）
４ 光反射層
５ 保護層
６ ダミー基板
７ プリグルーブ
８ ランド
９ レーザー光（記録光、再生光）
１０ 記録ピット
１１ 第１の層界
１２ 第２の層界
１３ 第３の層界
１４ 第４の層界
１５ 開口部レベル線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有するとともにプリグルーブを形成した基板と、
この基板上に設けるとともに、レーザー光を吸収する色素から構成した光吸収物質を含む光記録層と、
この光記録層上に設けるとともに、前記レーザー光を反射する光反射層と、を有し、
前記基板を通して前記光記録層に前記レーザー光を照射することにより光学的に読み取り可能な情報を記録する光情報記録媒体であって、
前記色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記レーザー光の記録再生波長における前記色素の消衰係数ｋが、０．１５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。
【請求項３】
前記プリグルーブ内において、当該光情報記録媒体の直径方向の切断面における前記プリグルーブの断面積に対する前記色素が占める断面積の比率（グルーブ内色素比率）が、
３０％〜６３％、
であることを特徴とする請求項１あるいは２記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記色素として、下記構造式（化１）で示す色素化合物を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【化１】
【請求項５】
前記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、
１．１〜１．７、
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、
１．１〜１．５５、
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【請求項１】
透光性を有するとともにプリグルーブを形成した基板と、
この基板上に設けるとともに、レーザー光を吸収する色素から構成した光吸収物質を含む光記録層と、
この光記録層上に設けるとともに、前記レーザー光を反射する光反射層と、を有し、
前記基板を通して前記光記録層に前記レーザー光を照射することにより光学的に読み取り可能な情報を記録する光情報記録媒体であって、
前記色素は、その熱分解開始温度が１９０〜２６０℃、発熱量が２０〜１５０ｃａｌ／ｇであることを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記レーザー光の記録再生波長における前記色素の消衰係数ｋが、０．１５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。
【請求項３】
前記プリグルーブ内において、当該光情報記録媒体の直径方向の切断面における前記プリグルーブの断面積に対する前記色素が占める断面積の比率（グルーブ内色素比率）が、
３０％〜６３％、
であることを特徴とする請求項１あるいは２記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記色素として、下記構造式（化１）で示す色素化合物を用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【化１】
【請求項５】
前記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、
１．１〜１．７、
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記レーザー光による記録速度が最高速度における変調度と、最低速度における変調度との比（最高速度記録時の変調度／最低速度記録時の変調度）が、
１．１〜１．５５、
であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光情報記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００６−１３４５１８（Ｐ２００６−１３４５１８Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２４３４２（Ｐ２００４−３２４３４２）
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月８日（２００４．１１．８）
【出願人】（０００２０４２８４）太陽誘電株式会社 (964)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]