JPH08147759A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光熱記録可能な光ディスクであって、ディス
ク全面に亘り記録感度が一様であって、記録／再生動作
マージンが広い光ディスクを提供することを目的とす
る。 【構成】 基板２上に、少なくとも光の熱エネルギーに
よって情報が記録される記録層１３と、この記録層１３
に供給される熱を制御するための熱制御層１１とを形成
し、光ディスク１０を得る。この光ディスク１０の熱制
御層１１は、その熱伝導率が磁界の印加によって変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ビームを照射して情報
を記録することが可能な光ディスクに関し、特に、記録
／再生動作マージンを向上することができる光ディスク
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームの照射によって情報の再生もし
くは記録／再生を行う光ディスクは、媒体可換性と高記
録密度性を両立する記憶媒体として、計算機周辺記憶、
映像・音声記憶、文書保存等の記憶分野で用いられてお
り、今後もマルチメディアの中心的記憶媒体等への応用
が期待されている。

【０００３】光ディスクの中で、現在最も広く普及して
いるのは再生専用型であるが、今後の発展のためには記
録可能型の光ディスクの技術的進展が重要である。記録
可能型の光ディスクは、光ビームの照射によって保持可
能な光学的変化を生じる膜を記録層として基板上に具備
しており、現在実用レベルにあるものは、穴開け記録を
原理とする例えばＴｅ−Ｃ膜あるいは層間拡散を原理と
する例えばＢｉＴｅ／ＧｅＳｂＴｅ二層膜等の一回書込
み消去不能型と、熱磁気記録／光磁気再生を原理とする
例えばＴｂＦｅＣｏ膜あるいは相変化記録／反射率変化
再生を原理とする例えばＧｅＳｂＴｅ膜等の多数回書替
え可能型である。

【０００４】これらの中で、穴開け記録型のものは原理
的な立場から、一般的に記録層以外の膜を少なくともそ
の上面すなわち光ビームの入射面とは反対側の面には有
していないが、それ以外のものは記録層以外に、記録感
度を調整するかまたは再生性能を向上する目的で熱制御
層または光学的調整層を具備するのが一般的である。

【０００５】ここで記録層も含めて膜材料および膜構造
は、光ビーム照射時の記録感度の決定要因の一つであ
り、ディスクの線速度、レーザ光強度、記録光パルス
幅、記録スポットサイズ等の外部要因とあいまって、記
録層の温度、すなわち動作上重要な記録感度を決定す
る。

【０００６】一方、光ディスクの動作方式には様々な態
様があるが、ディスク回転動作においては、線速度一定
方式よりも角速度一定方式の方が制御が簡単な点で優れ
ている。角速度一定で光ディスクを動作した場合、媒体
の記録層とレーザ光の相対速度すなわち線速度はディス
ク記録半径位置が異なると、当然のことながら異なる。
しかるに、前述したように、記録層の温度を決定する要
因の一つは線速度なので線速度が異なれば当然のことな
がら記録感度は異なる。

【０００７】従って従来技術においては、使用線速度範
囲内のある値に対して記録感度的に最適な膜材料及び構
造を選定することはできたが、ディスク全面に亘り、記
録感度を最適化することは実質的に不可能であった。こ
のため、従来から一般的に用いられている光熱記録型の
記録媒体においては、記録時のみならず再生時も含めて
その動作マージンが狭いという問題を抱えていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる事情に
鑑みてなされたものであり、光熱記録可能な光ディスク
であって、ディスク全面に亘り記録感度が一様であっ
て、記録／再生動作マージンが広い光ディスクを提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、光の熱エネルギーによって情報が記録され
る記録層と、この記録層に供給される熱を制御するため
の熱制御層とを具備する光ディスクであって、前記熱制
御層は、その熱伝導率が磁界の印加によって変化するこ
とを特徴とする光ディスクを提供する。

【００１０】本発明に係る光ディスクは、上述のように
記録層と熱制御層とを具備している。記録層が熱制御層
の機能を兼ね備えて一体となっていてもよいが、一般的
には熱制御層は記録層とは独立した層として設けられ
る。

【００１１】光磁気記録媒体および相変化記録媒体に本
発明の熱制御層を適用する場合には、従来の金属熱制御
層（Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａもしくはそれらを含む合金が代表
的であり、再生時には反射層として機能する。）の代わ
りに本発明の熱制御層を形成してもよいし、もしくは必
要に応じて従来の熱制御層に本発明の熱制御層を積層さ
せてもよい。

【００１２】本発明の熱制御層は、その熱伝導率が磁界
の印加によって変化するものである。具体例を挙げる
と、磁気抵抗（ＭＲ）効果を有する磁性体薄膜からなる
ものであって、ＮｉＦｅ等の異方性ＭＲ効果を示す材
料、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ等に代表される非磁性層を磁性層
で挟んだサンドイッチ膜（スピンバルブ膜）、もしくは
これら磁性層および非磁性層を交互に積層してなる磁性
人工格子膜等がある。

【００１３】磁界の印加によって熱伝導率が変化する原
理は、ＭＲ効果と同様であり、磁界の印加によって磁化
の向きが変化し、それに伴って熱流の担い手の一つであ
る電子の移動度が変化し、これに起因してヴィーデマン
・フランツの法則に従って熱伝導率が変化するものであ
る。

【００１４】熱制御層への磁界の印加手段は特に制限さ
れるものではなく、光ディスクの外部、例えば光ディス
クドライブに磁界供給源を設けても良いし、光ディスク
中に磁界供給源となる磁石層を配置しても良い。光ディ
スクの外部に設けられる磁界印加手段としては電磁石が
好ましいが永久磁石を配置し光ディスクとの距離を変え
て印加磁界の大きさを制御しても良い。

【００１５】このとき印加する磁界の大きさは、熱制御
層の位置に応じて可変であることが基本であるが、向き
は一定であっても変化しても構わない。また、印加磁界
の大きさは、線速度がかなり異なる位置の記録トラック
に記録動作を行う際にのみ調整すれば実用的には十分で
あるので、低周波で動作が可能であれば良い。一般的に
光ディスクのシーク時間は数ｍｓ〜数１０ｍｓであるの
で、このシーク動作中において、磁界強度を調整するこ
とができれば実用的には十分である。

【００１６】本発明の熱制御層を光磁気ディスクに適用
する場合には、記録消去用の磁界供給源と熱制御層への
磁界供給源を兼ねることもでき、光強度変調記録動作を
行う場合には一定の記録／消去磁界に熱制御層の熱伝導
率を変化させるための磁界を重畳させる等すればよく、
磁界変調記録を行う場合には熱制御層へ印加する低周波
磁界に記録磁界を重畳させる等すれば実施可能である。

【００１７】熱制御層に印加する磁界の大きさは熱制御
層に用いる材料に大きく依存し、異方性ＭＲ膜やスピン
バルブ膜の場合は数１０００〜数１００００Ａ／ｍ、磁
性人工格子膜の場合は数１０００００Ａ／ｍ以上程度で
ある。

【００１８】光磁気ディスクへ適用する場合には、熱制
御層へ印加する磁界の影響で記録磁区が変化しない様に
配慮する必要があるが、一般的に光磁気記録膜の保磁力
は最低でも１６００００Ａ／ｍ程度以上と大きいので、
磁性人工格子膜以外の熱制御層では問題はなく、また磁
性人工格子においても設計上の工夫のみで本発明を適用
することが可能である。

【００１９】

【作用】本発明の光ディスクによれば、線速度が変化し
てもそれに応じて熱制御層の熱伝導率を適切な値に制御
することが可能なので、一定の光強度、パルス幅で動作
してもディスク全面に亘り、記録／消去感度を一定に保
持することが可能となり、記録／再生の動作マージンが
向上し結果的にシステム設計が容易となる。また、線速
度一定の動作をする場合においても本発明を適用すれ
ば、光強度の揺らぎ、媒体膜厚変動等の記録感度変動要
因を補償することが可能なので、本発明は角速度一定動
作の光ディスクに限定されず、光熱記録可能な光ディス
ク全般に対して幅広く適用することが可能である。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の光ディス
クの実施例について詳細に説明する。図１ないし図３は
本発明の光ディスクの一実施例の構成図である。図１か
ら図３を通じて同一の部材は同一の符号で示してある。
図１において、参照符号１０は光ディスク、３は焦点レ
ンズ、４はレーザビーム、５は電磁石、６は電磁石電
源、７はスピンドルモータである。

【００２１】光ディスク１０は、光ディスク基板２の上
に光記録媒体層１が形成されており、光記録媒体層１
は、図２に示される膜構造を有している。すなわち、基
板２上に、第１の透明保護干渉層１４、相変化型記録層
１３、第２の透明保護干渉層１２、本発明の特徴をなす
熱制御層１１を順次積層した構造を有している。

【００２２】熱制御層１１は図３に示すように、第２の
透明保護干渉層１２上に、磁化回転膜１１１、非磁性金
属膜１１２、磁化固定膜１１３、磁化固着膜１１４、保
護膜１１５を順次積層した構造を有している。

【００２３】各層の材料は各層の機能に応じて適宜選択
すればよく、その他に特別な制限はない。例えば、基板
２にはポリカーボネイト樹脂、第１及び第２の保護干渉
層１４および１２にはＳｉＯ₂ −ＺｎＳ混合膜、記録層
１３にはＧｅＳｂＴｅ膜、磁化回転膜及び磁化固定膜１
１１と１１３にはＣｏＦｅ膜、非磁性金属膜１１２には
Ｃｕ膜、磁化固着膜１１４にはＦｅＭｎ膜、保護膜１１
５にはＴｉ膜を各々用いることができる。

【００２４】図３において各磁性層内に示した矢印は磁
界を印加しない場合の磁化状態を示すものである。ここ
では各磁性層の相対的な磁化方向の一実施例を示してお
り、磁化方向とディスク半径方向もしくは回転方向との
間には特に規定はない。

【００２５】磁化方向の設定は例えば、熱制御層１１を
形成した後にディスク面に平行に磁化固着膜１１４の保
磁力以上の大きさの磁界を印加すれば良く、磁化固着膜
１１４の磁化方向が決定されると磁化固着膜１１４に交
換結合される磁化固定膜１１３の磁化方向は交換磁界に
従って磁化固着膜１１４と同じ方向を向き、非磁性膜１
１２を介して静磁結合された磁化回転膜１１１の磁化方
向は、ディスク端部で僅かであるが発生する磁化固着膜
１１４と磁化固定膜１１３の漏洩磁界に従って、磁化固
定膜１１３のそれとは反対方向を向く。重要なことは磁
化回転膜１１１の磁化方向が磁化固定膜１１３の磁化方
向に対して回転可能なことであって、さらにこの回転が
磁界供給源５からの磁界によって制御可能であることで
あり、これらを満足すれば各層の磁化方向は特に限定さ
れるものではない。

【００２６】図３の構成において、膜面内方向に磁界
（Ｈｅｘ）を印加すると熱制御層の熱伝導率（ｋ）は図
４に模式的に示されるように変化する。ｋのＨｅｘに対
する変化は熱制御層の電気抵抗のＨｅｘに対する変化と
同様であり、磁化回転膜の磁化方向（図４中に示した）
が磁化固定膜の磁化方向と反平行の場合には小さい値を
示し、Ｈｅｘの印加に従って磁化回転膜の磁化が回転し
磁化固定膜の磁化方向を向き始めると、次第に増加し磁
化が直交する状態（紙面に対して垂直な方向）で反平行
と平行の二つの飽和値の中間値を示し、さらに磁化回転
膜の磁化方向が磁化固定膜の磁化方向に回転して近づく
と、さらにｋは増加して平行に至った時最大の飽和値を
示す。

【００２７】なお、磁化回転膜と磁化固定膜の磁化の相
対的な方向によってｋが上記した変化を示す機構はＭＲ
効果とヴィーデマンフランツの法則によって解釈するこ
とができ、反平行状態では電子は最も散乱を受けやすい
状態、すなわち電気抵抗、熱抵抗共に高い状態にあり、
それが平行状態に変化していくと電子の散乱が低減して
電気抵抗、熱抵抗共に減少するためと考えられる。ま
た、上記実施例のようにスピンバルブタイプの熱制御層
を用いた場合は、熱制御層の磁化の方向は面内に向いた
状態で回転すればよく、層に垂直に磁化回転する必要は
ない。

【００２８】さらにこのとき、熱制御層の磁化の向きは
磁界の印加によって通常光スポットサイズよりも非常に
広い領域に亘って変化するので、熱は熱制御層の面内方
向への拡散伝導として発生し、熱制御層を構成する磁化
固定膜と磁化回転膜の磁化の向きが平行か反平行かで面
内方向への熱伝導を制御することができ、それに従って
記録層の温度を制御することができる。これは磁性人工
格子膜を熱制御層として使用する場合でも同様である。
ただし、異方性ＭＲ膜を熱制御層として用いる場合に
は、ＭＲ膜の磁化方向を面内で回転させたとしても、熱
流は電流とは異なり等方的なために熱伝導率は実質的に
変化しない。従って、異方性ＭＲ膜を熱制御層に使用す
る場合にはＭＲ膜の磁化の向きが膜面に垂直な成分を有
するように回転する方向に磁界を印加する必要がある。
しかしながら、この場合も印加磁界強度は僅かなので、
小型の永久磁石を膜面に垂直に磁界を供給できるように
配置し、膜面と磁石の距離を変化させて磁界強度を変え
る等の簡単な構成を採用することができる。

【００２９】次に、上述のような熱伝導率特性を有する
熱制御層を備え、上述のような層構成を有する光ディス
クを実際に作成し、記録を行う際の手順について説明す
る。例えば基板２として直径３．５インチ−厚さ１．２
ｍｍのサイズのものを用い、その上に上述したような光
記録媒体層を例えばスパッタリング法によって形成して
光ディスクを作成する。この光ディスクを光ディスクド
ライブに搭載して、スピンドルモータ７を例えば３６０
０ｒｐｍの一定角速度で駆動し光ヘッドをディスク半径
方向（距離ｒ）に動かしながらレーザビーム４を例えば
５０ｎｓのパルス幅−１０ＭＨｚの周波数で光記録媒体
層に照射し、記録ビット列の形成を行う。

【００３０】記録時はｒに応じて電磁石電源への通電電
流を変える。例えばディスク内周側の線速度の遅い領域
では電流を大きくすることにより電磁石から媒体面に印
加する磁界を大きくして熱制御層をｋの大きな状態と
し、レーザ光の記録層への熱入力効率を低下させ、ディ
スク外周側のｒの大きな領域では電流を小さくして媒体
へ印加する磁界を小さくし、記録層への熱入力効率を大
きくする。

【００３１】このように熱制御層のｋをｒに応じて制御
することにより、レーザ光一定の状態で線速度が変化し
ても記録層の温度は一定に保持され得る。図５はｒを変
えて、ｒに従ってｋを制御した場合（実線）としない場
合（破線）の最適記録パワー（Ｐｏｐｔ）を調べた結果
を示す図である。Ｐｏｐｔはデューティー比が５０％の
記録を行った場合に再生信号の二次高周波が極小となる
記録パワーであり、実際のランダム信号の記録において
は、最も波形歪が少ない記録パワーとみなせるものであ
る。図５の破線は従来技術に相当するもので、熱制御層
の熱伝導率がｒに応じて制御することができない場合
に、ｒによってＰｏｐｔが変化してしまうことを明らか
にしている。一方で本発明に従って、ｋが制御可能な熱
制御層を用いてｒに応じて適切にｋを制御した場合に
は、Ｐｏｐｔはディスク全面に亘り殆ど変化がない。

【００３２】図６は本発明を用いた場合のパワーマージ
ン上の効果を示す図であり、記録パワーとＣ／Ｎ比の関
係で再生パワーマージンの拡張効果を記載してある。光
熱記録型の光ディスクでは当然のことながら再生パワー
の上限は記録の立上がりパワー（Ｐｔｈ）未満に設定し
なくてはならないが、従来の光ディスクではｒによって
Ｐｏｐｔ、すなわちＰｔｈが変化してしまうために、再
生パワーの上限はＰｔｈよりもかなり小さい値に制限さ
れ、再生パワーマージンとしては例えば図６のＰｒｃの
範囲しかとれなかった。一方で本発明に従えば、ｒによ
らずＰｏｐｔ，Ｐｔｈを一定に保持することができるの
で再生パワーの上限をＰｔｈにかなり近づけることが可
能となり、再生パワーマージンは例えば図６のＰｒにま
で拡張することができ、余裕のあるシステム設計が可能
となる。

【００３３】なお、以上の実施例では、本発明の熱制御
層を相変化型の記録媒体に適用した例を述べたが、本発
明は相変化型の光ディスクに限定されず、光磁気型、さ
らには一回書き込み消去不能型等、少なくも記録が可能
で記録原理が光熱記録の光ディスクであればいずれに適
用することができ、これらのいずれに対しても所期の効
果を奏することができる。また、本発明は一定角速度動
作の場合に顕著な効果を得ることができるが、熱制御層
の熱伝導率を制御する目的は線速度変化の補償以外に、
媒体（各層の膜厚、熱定数等）、もしくは他の動作条件
の変動（パワー等）を補償する目的でも使い得るので、
一定角速度動作以外の動作態様でも効果を有する。熱制
御層への磁界の印加の方法については、上記実施例では
電磁石を用いた例を述べたが、熱制御層の熱伝導率を制
御することができれば特に制限はなく、永久磁石も使用
可能である。また磁石の形状等は自由に選べる他、媒体
に磁石層を設けて磁界を供給しても構わない。熱制御層
自体も上記実施例中に述べたスピンバルブ膜以外に磁性
人工格子膜でも異方性磁気抵抗効果を示す膜でも良く、
磁界の印加によって熱伝導率が変化する材料であれば適
用可能である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、光熱記録可能な光ディ
スクの記録安定性が著しく向上し、その記録／再生動作
マージンを拡張することができ、従ってシステム設計マ
ージンの拡張を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの動作状態の一実施例を示
す図である。

【図２】本発明の一実施例に係る光ディスクの構造を示
す図である。

【図３】本発明の一実施例に係る光ディスクに用いられ
る熱制御層の構成の一例を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る光ディスクに用いられ
る熱制御層の特性の一例を示す図である。

【図５】本発明の効果を明らかにするために実施した実
験の結果を示す図であり、光ディスクの半径方向の距離
とＰｏｐｔとの関係を示す図である。

【図６】本発明の効果を明らかにするために実施した実
験の結果を示す図であり、記録パワーとＣ／Ｎ比との関
係で再生パワーマージンを示した図である。

【符号の説明】

１…光記録媒体層、２…基板、３…焦点レンズ、４…レ
ーザビーム、５…電磁石、６…電源、７…スピンドルモ
ータ、１０…光ディスク、１１…熱制御層、１２…第２
の透明保護干渉層、１３…記録層、１４…第１の透明保
護干渉、１１１…磁化回転層、１１２…非磁性金属層、
１１３…磁化固定層、１１４…磁化固着層、１１５…保
護層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の熱エネルギーによって情報が記録さ
   れる記録層と、この記録層に供給される熱を制御するた
   めの熱制御層とを具備する光ディスクであって、前記熱
   制御層は、その熱伝導率が磁界の印加によって変化する
   ことを特徴とする光ディスク。