JP2005025823A - Initialization system for optical recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、結晶状態とアモルファス状態との間の相変化が可逆的に生じる相変化材料からなる記録膜を備え、光ビームを照射して記録膜に相変化を生じさせることにより情報信号の記録が行われる光記録媒体の初期化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、データ記録の分野において、安価な大容量ファイルの実現を可能とする記録方式として、光学記録方式に関する研究が進められており、産業用から民生用まで幅広い用途が考えられている。
【０００３】
光学記録方式のうち、書き換え可能型のメモリー形態に対応したものとして相変化光ディスクなどが挙げられる。相変化型光ディスクは、結晶状態とアモルファス状態との間の相変化が可逆的に生じる相変化材料からなる記録膜を備えている。この相変化型光ディスクでは、レーザー光などの照射により記録膜を昇温させ、記録膜に相変化を生じさせて情報を記録または消去し、また、光学的に情報信号を読み出す。
【０００４】
相変化型光ディスクなどに用いられる相変化材料としては、Ｇｅ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ−Ｔｅ−Ｓｂ系合金材料、Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金材料、Ｇｅ−Ｓｎ−Ｔｅ系合金材料などのいわゆるカルコゲン系合金材料が知られている。
【０００５】
これらの相変化材料は、一般にスパッタリング法などにより記録膜として形成される。スパッタリングにより形成された記録膜は、そのままではアモルファス状態であるため、一般に記録膜材料を結晶化する工程、すなわち初期化工程が必要となる。
【０００６】
初期化工程では、光ディスクを所定の線速度で回転させながら、所定パワーの光ビームを記録膜に照射し、光ビームを所定の送りピッチで光ディスクの一回転ごとにその半径方向にスキャンさせることにより光ビームを記録膜の全面に照射して、記録膜の相変化材料をアモルファス状態から結晶状態へと変化させる。以下において、光ディスクの半径方向を、光ビームのスキャン方向という場合がある。
【０００７】
初期化工程では、光ディスクの半径方向に横長になっている長円形のビームを用いて初期化を行っている（特許文献１参照）。一般的には、初期化装置に光ディスクを装着し、光ビームの照射パワー、線速度、スキャン方向への送りピッチ速度などを調整することにより、初期化条件を最適化する。
【０００８】
また、１回の初期化では十分に均一な初期化を行えないという理由で、複数回の初期化を異なるビームパワーで行い、初期化ムラを抑制する方法が報告されている（特許文献２参照）。また、複数の光ヘッドを有する初期化装置が報告されている（特許文献３参照）。
【０００９】
しかし、複数回の初期化を行う場合には初期化工程に要する時間が長くなり、複数のピックアップを有する初期化装置を用いる場合には光ヘッド間の位置調整が困難である、装置コストが高くなる、という問題点がある。このため、より簡単に初期化できる初期化装置が望まれている。
【００１０】
これらの公知文献のように複数回の初期化を行うのとは別に、光ビームが形成するビームスポットの強度分布を規定することにより、初期化ムラを抑制する試みが開示されている（特許文献４参照）。特許文献４では、同公報図４に示すようにビームスポットの長手方向の強度分布を規定し、記録膜に最初に照射されるビーム強度を最大ビーム強度の５０％以下に抑えている。しかし、この方法を採用する場合、光ディスクの全領域で段階的に強い光ビームが照射された後、同じ強度の光ビームが照射されるように強度分布および送りピッチを設定する必要がある。
【００１１】
また、初期化ビームスポットの強度分布を、その最大強度の５０％にあたる強度を示す幅（半値幅）のそれぞれの両端部から１０％までの部分の平均強度が半値幅内の平均強度より小さくなるように設定することにより、ビームの長手方向への送りピッチを大きくして効率的な初期化を行う提案がなされている（特許文献５参照）。特許文献５の図５では、ビームスポットの長手方向において強度が単調に変化する初期化ビームを用いた例が示されている。しかし、さらに高密度化を進めた場合には、この方法では十分に初期化ムラを抑制できなくなることがわかっている。
【００１２】
【特許文献１】
特開平７−１９２２６６号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開平１０−２４１１６０号公報
【００１４】
【特許文献３】
特開２０００−２１５５３１号公報
【００１５】
【特許文献４】
特開２００２−９２８８７号公報
【００１６】
【特許文献５】
特開２０００−１９５１１２号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、初期化ムラを抑制した初期化を実現できる光記録媒体の初期化装置を提供し、ひいては高密度の光記録媒体においても記録特性のムラをなくすことにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る光記録媒体の初期化装置は、相変化光記録媒体の記録膜に光ビームを照射して前記記録膜を結晶化することにより前記光記録媒体を光記録が可能な初期状態とする相変化光記録媒体の初期化装置において、前記光ビームが形成するビームスポットの長手方向の強度分布は前記ビームスポットのスキャン方向先端から前記ビームスポットの長手方向の全長の１／２以上４／５以下の位置まで漸増したのち前記長手方向の末端まで略一様であり、かつ前記ビームスポットの送りピッチが前記ビームスポットの長手方向の強度分布が略一様になっている幅よりも小さく設定されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の他の態様に係る光記録媒体の初期化装置は、相変化光記録媒体の記録膜に光ビームを照射して前記記録膜を結晶化することにより前記光記録媒体を光記録が可能な初期状態とする相変化光記録媒体の初期化装置において、前記相変化光記録媒体は初期化ビームの波長において結晶状態のときの方がアモルファス状態のときよりも反射率が小さい記録膜を有するものであり、前記光ビームが形成するビームスポットの強度はその長手方向における中央部で最小に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図１に本発明に係る光記録媒体の初期化装置の概略図を示す。図１において、光ディスク１は、スピンドル制御系２によって制御される駆動モータ３のスピンドル４に装着されて回転される。光ディスク１の上方に光ピックアップ５が配置され、レーザーダイオード（ＬＤ）６から対物レンズ７を通して初期化ビームが光ディスク１に照射される。これらの光学系は、ピックアップ制御系８によって制御される駆動モータ９によって駆動される。
【００２２】
図１に示す初期化装置を用い、ユーザー記録容量２０ＧＢの光ディスクを初期化して評価する実験を行った。この光ディスクは、０．６ｍｍ厚で、トラックピッチ０．３４μｍのランド・グルーブ記録用のポリカーボネート基板上に、ＺｎＳ：ＳｉＯ２（ＺｎＳとＳｉＯ２の混合物，２０ｎｍ）、ＳｉＯ２（７０ｎｍ）、ＺｎＳ：ＳｉＯ２（２０ｎｍ）、ＧｅＳｂＴｅＢｉ（１５ｎｍ）、ＺｎＳ：ＳｉＯ２（２０ｎｍ）、ＡｇＰｄＣｕ（１００ｎｍ）を順次成膜し、ダミーの０．６ｍｍ厚のポリカーボネート基板を貼り合わせたものである。記録膜ＧｅＳｂＴｅＢｉはＳｂの一部をＢｉで置換したものであり、Ｇｅ３０．８Ｓｂ１４．４Ｔｅ５３．８Ｂｉ１．０である。記録膜ＧｅＳｂＴｅＢｉが結晶状態にあるときの反射率が６．０％、アモルファス状態にあるときの反射率が２５．４％なので、この光ディスクはいわゆるＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ媒体と呼ばれるものである。
【００２３】
光ディスクを構成する各層の材料の屈折率、消衰係数および膜厚を決め、すべての界面に対してエネルギー保存則に基づいて各界面における光エネルギー収支の連立方程式を立て、これを解くことにより、多層膜全体の反射率・透過率及び各層の吸収率を求めることができる。この方法自体はマトリックス法として公知である（例えば、久保田広ら「波動光学」岩波書店、１９７１年など）。ここでは、初期化ビーム（波長８１０ｎｍ）が媒体に入射したときの記録膜の吸収量を計算した。その結果、この媒体では、記録膜が結晶状態にあるときの吸収量Ａｃとアモルファス状態にあるときの吸収量Ａａは、Ａｃ／Ａａ＝０．９であることがわかった。このときの結晶状態およびアモルファス状態での反射率は、それぞれ２４．０％、４．０％であった。
【００２４】
初期化操作の効率を考慮して、初期化ビームとしてはビームスポットが長円形のものを用い、その長手方向を光ディスクの半径方向（初期化ビームのスキャン方向）に一致させて初期化を行う。
【００２５】
最初に、図２に示すように、長手方向の強度分布が略一様な初期化ビームスポットを用いて初期化を行った。
【００２６】
線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ６μｍとして、初期化パワーを変化させて反射率の変化を調べた。この条件では、初期化パワー７９０ｍＷのビームスポットを一回照射しただけでは反射率の変化は目視では認められないが、初期化パワー８００ｍＷのビームスポットを一回照射すると反射率の変化が目視で認められた。以下、８００ｍＷを初期化開始パワーと呼ぶ。この初期化開始パワーは、初期化する媒体、初期化条件（線速および送りピッチ）に対して一意的に決定される量である。
【００２７】
この媒体に対して、線速５．６ｍ／ｓ、ビットピッチ０．１３μｍ／ｂｉｔ、記録光ピークパワー５．０ｍＷ、バイアス光パワー０．１ｍＷ、再生光強度０．５ｍＷの条件で記録・再生を行い、ｂＥＲを評価した（評価条件の詳細については、例えば文献 Ｎ． Ｏｈｍａｃｈｉ ら、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １４ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ＰＣＯＳ２００２ ｐｐ． ９８−１０２を参照のこと）。
【００２８】
この光記録媒体の半径４２ｍｍの位置にある未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ビットエラーレート（ｂＥＲ）を実測すると、以下のようにタンジェンシャル方向の位置によりｂＥＲの値が変動することがわかった。ここで、ランダム信号とは、異なるマーク長を有する信号をランダムにつなぎ合わせた信号をさす。トラックジャンプ信号から５ｍｓ、１５ｍｓ、２５ｍｓ遅れた位置から３０セクター分のｂＥＲを測定した場合、それぞれ８．１×１０−５、６．２×１０−５、５．３×１０−６であった。
【００２９】
次に、同一の光記録媒体を、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ１０μｍ、初期化パワーを１０００ｍＷ、１１００ｍＷ、１２００ｍＷ、１３００ｍＷ、１４００ｍＷと順次変えて５回初期化した。この初期化条件での初期化開始パワーは１０００ｍＷであった。前記と同様に、この媒体のｂＥＲを未記録のグルーブで測定したところ、４．８×１０−６、５．２×１０−６、５．１×１０−６とｂＥＲの変動が小さかった。
【００３０】
半導体レーザーの高強度化により、光記録媒体の初期化装置に搭載される光源の光強度も大きくなった。光強度の大きな光源を用いると、単一面積あたりの光強度を減少させることなく、より大面積を有するビームスポットを形成することができる。
【００３１】
次いで、幅方向の強度分布は従来のものと同じで、長手方向に図３に示すような強度分布を有する初期化ビームスポットを用いて初期化を行った。このとき、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ１０μｍとした。前述のように、この条件では、初期化開始パワーＰ０は１０００ｍＷである。この図において、Ｐｔｏｐとは最大パワー、Ｌａｌｌとは初期化ビームスポットの長手方向の全長、Ｌｔｏｐとは初期化ビームスポットの最大パワー部分の長さである。ここで、Ｐ０＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１４００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌｔｏｐ＝１５０μｍとしたので、長手方向の強度分布はスキャン方向先端で１０００ｍＷ、スキャン方向から２／３の位置で１４００ｍＷであり、この間では初期化ビームスポットの強度はほぼ単調に増加する。その後、初期化ビームスポットのスキャン方向後端までは一定の値Ｐｔｏｐを示す。このとき、スキャン方向への送りピッチ１０μｍは、長手方向の初期化ビームスポット全長に比べて十分に小さいので、光記録媒体の内周側から初期化を始めれば、記録膜の全ての記録領域は、最初にほぼ初期化開始パワーのビームスポット部分で照射された後、徐々に強いビームスポット部分で照射され、最後にＰｔｏｐの強度を有するビームスポット部分で照射されることになる。つまり、光ビーム強度を徐々に上げながら、複数回の初期化を行ったと同等の効果を得ることができる。前記と同様にこの媒体のｂＥＲを未記録のグルーブで測定したところ、５．１×１０−６、５．０×１０−６、４．４×１０−６と変動が小さかった。
【００３２】
このように、初期化強度を徐々にあげて初期化を行ったときに、特性むらが小さくなる理由は明らかではないが、以下のように推察される。記録膜は成膜時にはアモルファス状態にあるが、アモルファス状態から完全な結晶状態に移行するには原子の大きな移動を伴う。このため、アモルファスマークを消去した後の記録膜の結晶状態は、ステーブルな結晶状態ではなくメタステーブルな状態にあると考えられている（たとえば、文献 Ｔ． Ｍａｔｓｕｎａｇａ ａｎｄ Ｎ．Ｙａｍａｄａ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ １４ｔｈ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｃｈａｎｇｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｔｏｒａｇｅ ＰＣＯＳ２００２ ｐｐ． １６−１９）。アモルファス状態からメタステーブル状態への遷移では、原子の移動はそれほど大きくないが、それでも、移動しやすい位置にある原子と比較的大きな移動を伴うため移動しにくい位置にある原子とが存在すると考えられる。従って、移動しにくい位置にある原子をメタステーブル状態の位置まで移動させるために必要なパワーを一度に与えると、移動しやすい位置にある原子にとっては過剰なパワーが与えられ、理想的なメタステーブル状態とは異なるサイトに移動する可能性がある。したがって、一度に移動させるよりは、複数回に分けて徐々に移動させた方が、記録膜の結晶状態をメタステーブルにしやすく、また、記録膜に接する層に与えるダメージも小さくすることができると考えられる。
【００３３】
前述のように、初期化ビームにおいて結晶状態での反射率がアモルファス状態での反射率よりも大きい場合には、初期化ビーム波長において一般にアモルファス状態での記録膜の吸収が結晶状態での吸収よりも大きいので、段階的に結晶状態に変化しつつある記録膜に段階的に光吸収をさせるためには、初期化ビームスポットの強度も段階的に大きくする必要がある。
【００３４】
最初に光記録媒体に照射されるビームスポットの強度は、おおよそ初期化開始パワーよりも大きく、その１．２倍よりも小さいとよい。最初に光記録媒体に照射されるビームスポットの強度が初期化開始パワーよりも小さくなると、光照射による原子の移動を伴わないため光照射の効果が小さくなる。逆に、その１．２倍より大きくなると、移動しにくい位置にある原子まで移動させてしまうので、記録膜または記録膜に接する層にダメージを与えることになる。
【００３５】
図５を参照しながら、特性むらが小さくなるもう１つの理由を説明する。図５に示すように、相変化材料では結晶核生成頻度（実線）は、結晶核成長速度（破線）が速い温度よりも低い温度で大きな値を示す（たとえば、作花済夫「ガラス非晶質の科学」内田老鶴圃、第７章、１９８５年）。つまり、初期化ビームスポットの強度が比較的弱く、相変化材料がＴｘ近辺までしか昇温されない範囲では、結晶核がより多く生成される。相変化材料による初期化ビームの吸収量を段階的にあげていくと、相変化材料の到達温度も上昇するが、一度形成された結晶核は相変化材料がその融点以上まで加熱されない限り消滅することはない。つまり、最初に初期化ビームが照射されたときに図５のＴｘ近傍までしか昇温されないように初期化ビームスポットの強度を設定することにより、結晶核が高密度に生成され、最終的に全体が結晶粒で埋め尽くされたとき、個々の結晶粒径を小さくすることができる。従って、初回記録時の記録マークの輪郭がより滑らかになり、再生信号のノイズを低くできる。
【００３６】
ここで発明者らは、ビームスポット形状と最終的に得られる結晶状態との関係を検討した結果、以下のような知見を得た。ビームスポット全長ｗ（μｍ）の傾斜ビームを送りピッチｐ（μｍ）（ｗ＞ｐ）で連続的に半径位置をずらしていくとする。前記のように、段階的に照射パワーを上げる目的を達成するには、図７のようにパワーに傾斜をもつビームスポットを使用することが考えられる。しかし、この場合、媒体上の特定の領域が累積的に受けるパワーの半径位置分布は鋸歯状になってしまう。これに起因して、記録媒体の結晶状態、より具体的には結晶粒径またはメタステーブル状態の種類が半径位置によって異なる、不均一な媒体となる。この不均一性は、送りピッチｐがビームスポット全長ｗに対して大きいほど顕著であり、特にｐ＞ｗ／２のときには顕著である。
【００３７】
上記の理由から、相変化材料全体にわたって一様な結晶化を生じさせるためには、初期化開始パワーよりも十分に大きな強度でかつ均一な強度を有する初期化ビームスポットの部分を最後に照射して初期化を終了するのがよい。このとき、相変化材料にできるだけ結晶成長を生じさせるために、膜にダメージを与えない範囲でできるだけ結晶成長速度が速くなる温度まで昇温させるのがよい。したがって、相変化材料のすべての領域において最後に照射される初期化ビームスポットの部分の強度は相変化材料の温度が図５のＴａ近辺になる略一様の強度とすることが好ましい。このため、ビームスポット形状は図３に示すように、送りピッチｐよりも幅の広い（長い）均一パワー部分を持つことが重要である。
【００３８】
最後に照射される部分の初期化ビームスポットの強度（図３のＰｔｏｐに相当）は初期化開始パワーの１．２倍程度から１．５倍程度であるのがよい。１．２倍より小さいと、結晶成長速度が遅く完全にメタステーブル状態に移行することができないため、結晶状態とアモルファス状態との反射率差が十分に取れない。一方、１．５倍より大きくすると、記録膜に不可逆的なダメージを与えることになる。
【００３９】
図３に示す強度分布を有する初期化ビームスポットを用いて初期化を行う場合、送りピッチをＬｔｏｐおよび（Ｌａｌｌ−Ｌｔｏｐ）より小さくすれば、図６に示すように、光記録媒体上の各領域において、まず初期化ビームスポット先端部の強度が漸増している部分が照射された後に、必ずＰｔｏｐの強度を有する部分が照射される。図６によれば、段階的に強い初期化ビームスポットの部分を照射する効果を十分に発揮するためには、初期化ビームの送りピッチは（Ｌａｌｌ−Ｌｔｏｐ）／２程度より小さいことが好ましい。
【００４０】
記録媒体の全領域で照射される初期化ビームを段階的に強くする効果を活かしながら、送りピッチを大きくして効率的に初期化を行うためには、ＬｔｏｐをＬａｌｌ／５以上、Ｌａｌｌ／２以下とする必要がある。言い換えれば初期化ビームスポットの長手方向の強度分布を初期化ビームスポットのスキャン方向先端から初期化ビームスポットの長手方向の全長の１／２以上４／５以下の位置まで漸増したのち長手方向の末端まで略一様になるように設定する必要がある。ＬｔｏｐがＬａｌｌ／２より大きいと、送りピッチｐを（Ｌａｌｌ−Ｌｔｏｐ）／２より小さくするためには、ｐ＜Ｌａｌｌ／４となり、送りピッチを大きくすることができない。同様に、ＬｔｏｐがＬａｌｌ／５より小さいと、送りピッチをＬａｌｌ／５より大きくすることができない。ＬｔｏｐはＬａｌｌ／４以上、Ｌａｌｌ／３以下とすることがさらに好ましい。このとき、前述のようにＰ０は初期化が開始される強度程度より大きく、その１．２倍程度以下が好ましく、Ｐｔｏｐは初期化が開始される強度の１．２倍程度より大きく１．５倍程度以下であることが好ましい。
【００４１】
図６のような強度分布を有する初期化ビームスポットを用いる場合には、送りピッチｐがＬｔｏｐより少し大きくても、最後に照射される初期化ビーム強度は実質的に略一様といえる。即ち、送りピッチｐの範囲内において、Ｐｔｏｐの強度よりも該強度の５％程度以下だけ小さなビーム強度を有していても良い。
【００４２】
図４のような３段階にステップ状に強度が変化している強度分布を有する初期化ビームスポットを用いても、同様に段階的に強い初期化ビームスポットの部分を照射して初期化を行うことができる。この図で、Ｌ１は最強パワー（Ｐｔｏｐ）の部分の長さ、Ｌ２は中間パワー（Ｐ１）の部分の長さ、Ｌ３は最低パワー（Ｐ０）の部分の長さである。光記録媒体の全領域において最後にＰｔｏｐの強度が照射されるためには、送りピッチはＬ１程度より小さい必要がある。記録媒体の全領域で照射される初期化ビームを段階的に強くする効果を活かしながら、効率的に初期化を行うためには、Ｌ１とＬ２とＬ３は同程度であることが好ましい。このとき、前述のようにＰ０は初期化が開始される強度程度より大きく、その１．２倍程度以下が好ましく、Ｐｔｏｐは初期化が開始される強度の１．２倍程度より大きく１．５倍程度以下であることが好ましい。
【００４３】
なお、初期化ビームにおいて結晶状態での反射率がアモルファス状態での反射率よりも小さい場合には、初期化ビーム波長において一般に反射率の関係が逆転し、結晶状態の反射率がアモルファス状態の反射率よりも小さくなる。このとき、アモルファス状態での記録膜の吸収は結晶状態での吸収よりも小さい。この場合、段階的に結晶化しつつある記録膜に段階的に光吸収をさせるために、ある程度結晶化が進んだ状態で初期化ビーム強度を下げても同様な効果が得られる。
【００４４】
したがって、このような媒体に対しては、長手方向における中央部で強度が最小に設定されている初期化ビームスポットを用いて初期化することもできる。
【００４５】
図３および図４のような強度分布を有する初期化ビームスポットは、最も簡単には図１のレーザーダイオード（ＬＤ）６から光記録媒体１までの間のいずれかの位置に透過率の異なるフィルターを設置することによっても形成することができるが、対物レンズ７の形状をその透過光が図３や図４のような強度分布を示すように設計することが光パワーの効率的な利用という点から好ましい。この場合、厳密に図３や図４に示す強度分布を形成することは難しい。したがって、光記録媒体全領域にわたり、照射される初期化ビーム強度が段階的に増加し、かつ最後におおよそ同じ強度を有する初期化ビームが照射されるという主旨を逸脱しない範囲であれば、強度分布が厳密に図３や図４に示されたものでなくても構わない。特に、スキャン方向後端の一様な強度を有する部分は、その強度の変化が光強度が漸増している部分での強度変化の半分より小さければ、略一様とみなす。この領域での強度のばらつきは±１０％程度より小さいことが本発明の主旨に鑑みてより好ましく、±５％程度より小さいことがさらに好ましい。
【００４６】
記録光の波長を４０５ｎｍとし、初期化ビームの波長を８１０ｎｍとした場合、初期化波長における結晶状態の反射率Ｒｃとアモルファス状態における反射率Ｒａの大小関係と記録光波長におけるそれとは、逆転する場合が多い。つまり、記録光波長においてＲｃ＜Ｒａを満たす所謂Ｌｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ媒体に対しては、初期化ビームの波長ではＲｃ＞Ｒａであることが多く、逆に記録光波長においてＲｃ＞Ｒａを満たす所謂Ｈｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ媒体に対しては、初期化ビームの波長ではＲｃ＜Ｒａであることが多い。
【００４７】
【実施例】
実施例１
図１に示す初期化装置を用いて前述のＬｏｗ−ｔｏ−Ｈｉｇｈ型の光記録媒体を初期化し、評価した。前述のように、この媒体は初期化ビーム波長において、Ａｃ／Ａａ＝０．９である。初期化の条件は、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ１０μｍとし、初期化ビームスポットの長手方向の強度分布は図３のように設定した。前述のとおり、この初期化条件でのこの媒体の初期化開始パワーは１０００ｍＷである。ここで、Ｐ０＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１４００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌｔｏｐ＝１５０μｍとした。この媒体に対して、線速５．６ｍ／ｓ、ビットピッチ０．１３μｍ／ｂｉｔ、記録光ピークパワー５．０ｍＷ、バイアス光パワー０．１ｍＷ、再生光強度０．５ｍＷの条件で記録・再生を行い、ｂＥＲを評価した。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で５．１×１０−６、５．０×１０−６、４．４×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００４８】
実施例２
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ１０μｍとし、長手方向の強度分布を図３のように設定した。ここで、Ｐ０＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１４００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌｔｏｐ＝１００μｍとした。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で４．３×１０−６、６．９×１０−６、４．７×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００４９】
実施例３
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ２０μｍとし、長手方向の強度分布を図４のように設定した。ここで、Ｐ０＝９００ｍＷ、Ｐ１＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１１００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１５０μｍとした。このときの、初期化開始パワーは８５０ｍＷであった。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で６．０×１０−６、３．４×１０−６、７．０×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００５０】
実施例４
媒体として、ポリカーボネート基板上に、ＺｎＳ：ＳｉＯ２（６０ｎｍ）、ＧｅＮ（５ｎｍ）、ＧｅＳｂＴｅＢｉ（１２ｎｍ）、ＧｅＮ（５ｎｍ）、ＺｎＳ：ＳｉＯ２（２０ｎｍ）、ＡｇＰｄＣｕ（１００ｎｍ）を順次成膜したものを作製した。記録膜ＧｅＳｂＴｅＢｉが、結晶状態にあるときの反射率が１５．１％、アモルファス状態にあるときの反射率が０．４％であり、いわゆるＨｉｇｈ−ｔｏ−Ｌｏｗ媒体である。マトリックス法による計算の結果、この媒体では初期化ビームの波長においてＡｃ／Ａａ＝１．２であった。初期化光の波長での反射率は結晶状態、アモルファス状態でそれぞれ５．８％、９．４％であった。
【００５１】
この媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ２０μｍとし、長手方向の強度分布を図３のように設定した。ここで、Ｐ０＝８５０ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１１２０ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌｔｏｐ＝１５０μｍとした。このときの、初期化開始パワーは８００ｍＷであった。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で４．９×１０−６、６．３×１０−６、４．０×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００５２】
実施例５
実施例４と同一の媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ５０μｍとし、長手方向の強度分布を図４のように設定した。ここで、Ｐ０＝９００ｍＷ、Ｐ１＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１１００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１５０μｍとした。このときの、初期化開始パワーは８８０ｍＷであった。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で３．９×１０−６、３．１×１０−６、３．３×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００５３】
実施例６
実施例４と同一の媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ１０μｍとし、長手方向の強度分布を図４のように設定した。ここで、Ｐ０＝１１００ｍＷ、Ｐ１＝１０００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１３００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝４５０μｍ、Ｌ１＝Ｌ２＝Ｌ３＝１５０μｍとした。このときの、初期化開始パワーは１０００ｍＷであった。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で３．６×１０−６、３．８×１０−６、４．５×１０−６でありｂＥＲの変動は小さく抑えられている。
【００５４】
比較例１
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化の条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ６μｍとし、初期化パワーは１１２０ｍＷとした。このときの、初期化開始パワーは８００ｍＷであった。初期化ビームスポットの長手方向の強度分布は図２に示す略一様なものであった。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で８．１×１０−５、６．２×１０−５、５．３×１０−６であり、ｂＥＲに変動が観測された。これは、最初から高強度を有する初期化ビームを記録膜に照射したために、記録膜にダメージを与えたためであると考えられる。
【００５５】
比較例２
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ１００μｍとし、長手方向の強度分布を図３の記号で表して、Ｐ０＝９００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１１００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝２００μｍ、Ｌｔｏｐ＝０μｍとした。この初期化条件での、初期化開始パワーは９００ｍＷであった。この光記録媒体のある未記録のトラックにランダム信号を記録し、ｂＥＲを測定すると、タンジェンシャル方向のどの位置でも５×１０−５以下のよい値であった。しかし、このトラックから２５０トラック（８５μｍに相当）離れたトラックで未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で３．８×１０−４、４．１×１０−４、２．６×１０−５とｂＥＲにばらつきがあった。図３の強度分布と送りピッチとの換算から分かるように、この比較例では、最後に照射される初期化ビームの強度が１１００ｍＷに近い領域と１０００ｍＷに近い領域が存在する。初期化強度は段階的に増加しているが、最後に照射されるビームスポットの部分の強度が十分でない領域では、結晶成長速度が十分でないために完全なメタステーブル状態が形成されない。この領域では、結晶状態とアモルファス状態とのコントラストが小さいため良好な記録特性を示すことができなかったと考えられる。つまり、光記録媒体の全領域において良好な記録特性を示すことができなかった。
【００５６】
比較例３
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ１００μｍとし、長手方向の強度分布を図３の記号で表して、Ｐ０＝９００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１１００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝１５０μｍ、Ｌｔｏｐ＝５０μｍとした。この光記録媒体のある未記録のトラックにランダム信号を記録し、ｂＥＲを測定すると、タンジェンシャル方向のどの位置でも５×１０−５以下のよい値であった。しかし、このトラックから２５０トラック（８５μｍに相当）離れたトラックで未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で６．８×１０−５、２．１×１０−４、３．６×１０−４とｂＥＲにばらつきがあった。図３の強度分布と送りピッチとの換算から分かるように、この比較例では、送りピッチがＬｔｏｐよりも明らかに大きいために、最後に照射される初期化ビームの強度が１１００ｍＷに近い領域と１０００ｍＷに近い領域が存在する。このため、比較例２と同様に、光記録媒体の全領域において良好な記録特性を示すことができなかったと考えられる。
【００５７】
比較例４
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化条件は、線速１０ｍ／ｓ、送りピッチ１００μｍとし、長手方向の強度分布を図３の記号で表して、Ｐ０＝９００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１２００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝２００μｍ、Ｌｔｏｐ＝１５０μｍとした。この光記録媒体のある未記録のトラックにランダム信号を記録し、ｂＥＲを測定すると、タンジェンシャル方向のどの位置でも５×１０−５以下のよい値であった。しかし、このトラックから２５０トラック（８５μｍに相当）離れたトラックで未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で５．８×１０−６、７．５×１０−５、８．２×１０−５とｂＥＲにばらつきがあった。図３の強度分布と送りピッチとの換算から分かるように、この比較例では、送りピッチが（Ｌａｌｌ−Ｌｔｏｐ）よりも明らかに大きいために、最初に結晶核生成頻度が大きくなる強度の光が照射されない領域が存在する。この領域では、最初から高強度を有する初期化ビームを記録膜に照射したために、比較例１と同様に記録膜にダメージを与えたと考えられる。
【００５８】
比較例５
実施例１と同一の媒体を初期化した。初期化条件は、線速１４ｍ／ｓ、送りピッチ２０μｍとし、長手方向の強度分布を図３の記号で表して、Ｐ０＝１１００ｍＷ、Ｐｔｏｐ＝１５００ｍＷ、Ｌａｌｌ＝２００μｍ、Ｌｔｏｐ＝０μｍとし、スキャン方向を逆向きにした。つまり、ビームスポットの強度が、スキャン方向先端の強度Ｐｔｏｐから長手方向に沿ってが漸減しスキャン方向後端で最低のＰ０になるようにした。この初期化条件での初期化開始パワーは１１００ｍＷである。この光記録媒体の未記録のグルーブにランダム信号を記録し、ｂＥＲを実測すると、タンジェンシャル方向の異なる位置で３．１×１０−４、９．２×１０−５、５．３×１０−４であり、ｂＥＲに変動が観測された。これは、最初から高強度を有する初期化ビームを記録膜に照射したために、記録膜にダメージを与えたと考えられる。このように、図３のような強度分布を示す初期化ビームスポットを用いても、光記録媒体に段階的に強い光が照射されるようにスキャン方向を決めないと、特性ムラのない初期化を行うことはできない。
【００５９】
本発明に係る光記録媒体の初期化装置は、種々変形して実施することが可能である。本発明では、初期化ビームスポットの強度分布を長手方向にわたって規定したが、ビームスポット形状を完全に整形することは困難であるので、長手方向の先端および末端の長さ３％以下の領域で強度が急激に落ちていたとしても、本発明で規定している段階的な初期化が行える程度であれば全く問題がない。また、本明細書では、グルーブのｂＥＲ変動をもって初期化の優劣を決定したが、ランドのｂＥＲも同様な振る舞いを示す。また、本明細書では、０．６ｍｍの基板を通して光ビームが入射されるシステムでの評価を記しているが、１．１ｍｍ厚の基板と０．１ｍｍ厚のカバーシートを用いたシステムにおいても同様な初期化装置を用いることにより、タンジェンシャル方向への特性ムラを抑制することが可能であることはいうまでもない。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、初期化ムラを抑制した初期化を実現できる光記録媒体の初期化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光記録媒体の初期化装置を示す図。
【図２】比較例の初期化ビームスポットの長手方向の強度分布を示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る初期化ビームスポットの長手方向の強度分布の例を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係る初期化ビームスポットの長手方向の強度分布の別の例を示す図。
【図５】相変化材料の結晶核生成頻度および結晶核成長速度を示す図。
【図６】本発明の実施形態に係る初期化ビームの送りピッチを示す図。
【図７】比較例の初期化ビームの送りピッチを示す図。
【符号の説明】
１…光記録媒体、２…スピンドル制御系、３…駆動モータ、４…スピンドル、５…光ピックアップ、６…レーザーダイオード（ＬＤ）、７…対物レンズ、８…ピックアップ制御系、９…駆動モータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention includes a recording film made of a phase change material in which a phase change between a crystalline state and an amorphous state occurs reversibly, and recording an information signal by irradiating a light beam to cause a phase change in the recording film. The present invention relates to an optical recording medium initialization apparatus that performs the above.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of data recording, research on an optical recording method has been advanced as a recording method capable of realizing an inexpensive large-capacity file, and a wide range of applications from industrial use to consumer use is considered.
[0003]
Among optical recording systems, a phase change optical disk or the like can be cited as one corresponding to a rewritable memory form. A phase change type optical disc includes a recording film made of a phase change material in which a phase change between a crystalline state and an amorphous state occurs reversibly. In this phase change optical disc, the recording film is heated by irradiation with laser light or the like, a phase change is caused in the recording film, information is recorded or erased, and an information signal is optically read out.
[0004]
Examples of phase change materials used for phase change optical disks include Ge-Te alloy materials, Ge-Te-Sb alloy materials, In-Sb-Te alloy materials, and Ge-Sn-Te alloy materials. Chalcogen-based alloy materials are known.
[0005]
These phase change materials are generally formed as recording films by sputtering or the like. Since the recording film formed by sputtering is in an amorphous state as it is, generally a step of crystallizing the recording film material, that is, an initialization step is required.
[0006]
In the initialization process, while rotating the optical disk at a predetermined linear velocity, the recording film is irradiated with a light beam of a predetermined power, and the light beam is scanned in the radial direction at each rotation of the optical disk at a predetermined feed pitch. The entire surface of the recording film is irradiated with a light beam to change the phase change material of the recording film from an amorphous state to a crystalline state. In the following, the radial direction of the optical disk may be referred to as the light beam scanning direction.
[0007]
In the initialization step, initialization is performed using an oval beam that is horizontally long in the radial direction of the optical disc (see Patent Document 1). In general, the initialization condition is optimized by mounting an optical disk in the initialization apparatus and adjusting the irradiation power of the light beam, the linear velocity, the feed pitch velocity in the scanning direction, and the like.
[0008]
In addition, a method has been reported in which initialization is performed a plurality of times with different beam powers and initialization unevenness is suppressed because sufficiently uniform initialization cannot be performed by one initialization (see Patent Document 2). ). An initialization device having a plurality of optical heads has been reported (see Patent Document 3).
[0009]
However, when initialization is performed a plurality of times, the time required for the initialization process becomes long. When an initialization device having a plurality of pickups is used, it is difficult to adjust the position between the optical heads. There is a problem that. Therefore, an initialization device that can be initialized more easily is desired.
[0010]
In addition to performing initialization a plurality of times as in these known documents, an attempt to suppress initialization unevenness by defining the intensity distribution of the beam spot formed by the light beam is disclosed (Patent Document) 4). In Patent Document 4, the intensity distribution in the longitudinal direction of the beam spot is defined as shown in FIG. 4 of the publication, and the beam intensity initially irradiated on the recording film is suppressed to 50% or less of the maximum beam intensity. However, when this method is adopted, it is necessary to set the intensity distribution and the feed pitch so that the light beam with the same intensity is irradiated after the intense light beam is irradiated stepwise over the entire area of the optical disk.
[0011]
Further, in the intensity distribution of the initialization beam spot, the average intensity of the portion from 10% to 10% from both ends of the width (half width) indicating the intensity corresponding to 50% of the maximum intensity is smaller than the average intensity within the half width. By making such settings, a proposal has been made to increase the feed pitch in the longitudinal direction of the beam for efficient initialization (see Patent Document 5). FIG. 5 of
[0012]
[Patent Document 1]
JP-A-7-192266
[0013]
[Patent Document 2]
JP-A-10-241160
[0014]
[Patent Document 3]
JP 2000-215531 A
[0015]
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-92877
[0016]
[Patent Document 5]
JP 2000-195112 A
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical recording medium initialization apparatus capable of realizing initialization with suppressed initialization unevenness, and to eliminate uneven recording characteristics even in a high-density optical recording medium.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
An optical recording medium initialization apparatus according to an aspect of the present invention can optically record the optical recording medium by irradiating the recording film of the phase change optical recording medium with a light beam to crystallize the recording film. In the initialization apparatus for the phase change optical recording medium in the initial state, the intensity distribution in the longitudinal direction of the beam spot formed by the light beam is ½ of the total length in the longitudinal direction of the beam spot from the front end in the scanning direction of the beam spot. After gradually increasing to a position of 4/5 or less, it is substantially uniform to the end in the longitudinal direction, and the feed pitch of the beam spot is larger than the width where the longitudinal intensity distribution of the beam spot is substantially uniform. Is also set to be small.
[0019]
An optical recording medium initialization apparatus according to another aspect of the present invention can optically record the optical recording medium by irradiating the recording film of the phase change optical recording medium with a light beam to crystallize the recording film. In an initialization apparatus for a phase change optical recording medium to be in an initial state, the phase change optical recording medium has a recording film having a smaller reflectance in the crystalline state than in the amorphous state at the wavelength of the initialization beam The intensity of the beam spot formed by the light beam is set to a minimum at the center in the longitudinal direction.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0021]
FIG. 1 shows a schematic diagram of an optical recording medium initialization apparatus according to the present invention. In FIG. 1, an optical disc 1 is mounted on a spindle 4 of a drive motor 3 controlled by a
[0022]
Using the initialization apparatus shown in FIG. 1, an experiment was performed to initialize and evaluate an optical disk having a user recording capacity of 20 GB. This optical disk has a thickness of 0.6 mm and a ZnS:
[0023]
By determining the refractive index, extinction coefficient, and film thickness of each layer constituting the optical disk, and by establishing simultaneous equations of the optical energy balance at each interface based on the energy conservation law for all interfaces, solving this, The reflectivity / transmittance of the entire multilayer film and the absorptance of each layer can be obtained. This method itself is known as a matrix method (for example, Hiroshi Kubota et al. “Wave Optics” Iwanami Shoten, 1971). Here, the amount of absorption of the recording film when the initialization beam (wavelength 810 nm) is incident on the medium was calculated. As a result, in this medium, it was found that the absorption amount Ac when the recording film is in the crystalline state and the absorption amount Aa when the recording film is in the amorphous state are Ac / Aa = 0.9. At this time, the reflectances in the crystalline state and the amorphous state were 24.0% and 4.0%, respectively.
[0024]
In consideration of the efficiency of the initialization operation, an initialization beam having an oval beam spot is used, and initialization is performed by matching the longitudinal direction with the radial direction of the optical disc (scanning direction of the initialization beam).
[0025]
First, as shown in FIG. 2, initialization was performed using an initialization beam spot having a substantially uniform intensity distribution in the longitudinal direction.
[0026]
The change in reflectivity was examined by changing the initialization power at a linear speed of 10 m / s and a feed pitch of 6 μm. Under these conditions, a change in reflectivity is not visually recognized only by irradiating a beam spot with an initialization power of 790 mW. However, a change in reflectivity is visually observed when a beam spot with an initialization power of 800 mW is irradiated once. It was. Hereinafter, 800 mW is referred to as initialization start power. This initialization start power is an amount uniquely determined for the medium to be initialized and the initialization conditions (linear speed and feed pitch).
[0027]
Recording / reproduction on this medium was performed under the conditions of a linear velocity of 5.6 m / s, a bit pitch of 0.13 μm / bit, a recording light peak power of 5.0 mW, a bias light power of 0.1 mW, and a reproduction light intensity of 0.5 mW. The bER was evaluated (see, for example, the document N. Ohmachi et al., Proceedings of the 14th Symposium on Phase Change Optical Storage PCOS 2002 pp. 98-102).
[0028]
When a random signal is recorded on an unrecorded groove at a radius of 42 mm on this optical recording medium and the bit error rate (bER) is measured, the bER value may vary depending on the position in the tangential direction as follows. all right. Here, the random signal refers to a signal obtained by randomly connecting signals having different mark lengths. When bER for 30 sectors is measured from positions delayed by 5 ms, 15 ms, and 25 ms from the track jump signal, 8.1 × 10 respectively. -5 6.2 × 10 -5 5.3 × 10 -6 Met.
[0029]
Next, the same optical recording medium was initialized five times with a linear velocity of 14 m / s, a feed pitch of 10 μm, an initialization power of 1000 mW, 1100 mW, 1200 mW, 1300 mW, and 1400 mW. The initialization start power under these initialization conditions was 1000 mW. In the same manner as described above, the bER of this medium was measured with an unrecorded groove. -6 5.2 × 10 -6 5.1 × 10 -6 And bER fluctuation was small.
[0030]
With the increase in the intensity of the semiconductor laser, the light intensity of the light source mounted in the optical recording medium initialization apparatus has also increased. When a light source having a high light intensity is used, a beam spot having a larger area can be formed without reducing the light intensity per single area.
[0031]
Next, the intensity distribution in the width direction was the same as the conventional one, and initialization was performed using an initialization beam spot having an intensity distribution as shown in FIG. 3 in the longitudinal direction. At this time, the linear velocity was 14 m / s and the feed pitch was 10 μm. As described above, under this condition, the initialization start power P0 is 1000 mW. In this figure, Ptop is the maximum power, Lall is the total length in the longitudinal direction of the initialization beam spot, and Ltop is the length of the maximum power portion of the initialization beam spot. Here, since P0 = 1000 mW, Ptop = 1400 mW, Lall = 450 μm, and Ltop = 150 μm, the intensity distribution in the longitudinal direction is 1000 mW at the tip in the scan direction, and 1400 mW at a
[0032]
As described above, when initialization is performed by gradually increasing the initialization strength, the reason why the characteristic unevenness is reduced is not clear, but is presumed as follows. The recording film is in an amorphous state at the time of film formation, but a large movement of atoms accompanies the transition from the amorphous state to the complete crystalline state. For this reason, it is considered that the crystal state of the recording film after erasing the amorphous mark is not a stable crystal state but a metastable state (for example, documents T. Matsusunaga and N. Yamada, Proceedings of the 14th Symposium on Phase Change Optical Information Storage PCOS2002 pp. 16-19). In the transition from the amorphous state to the metastable state, the movement of atoms is not so large, but there are still atoms that are easy to move and atoms that are difficult to move because of relatively large movement. . Therefore, if the power necessary to move an atom at a position that is difficult to move to a metastable state at a time is given, excessive power is given to the atom at a position that is easy to move, which is an ideal metastable. May move to a different site. Therefore, it is easier to move the crystal state of the recording film into a metastable, and the damage to the layer in contact with the recording film can be reduced by moving it gradually in multiple times rather than moving it at once. Conceivable.
[0033]
As described above, when the reflectance in the crystalline state in the initialization beam is larger than the reflectance in the amorphous state, generally the absorption of the recording film in the amorphous state is larger than the absorption in the crystalline state at the initialization beam wavelength. Therefore, in order to cause the recording film that is gradually changing to the crystalline state to absorb light in stages, it is necessary to increase the intensity of the initialization beam spot in stages.
[0034]
The intensity of the beam spot initially irradiated on the optical recording medium is preferably larger than the initialization start power and smaller than 1.2 times that. When the intensity of the beam spot first irradiated on the optical recording medium becomes smaller than the initialization start power, the effect of light irradiation becomes small because no atom movement is caused by light irradiation. On the other hand, if it is larger than 1.2 times, it moves to an atom at a position that is difficult to move, so that the recording film or a layer in contact with the recording film is damaged.
[0035]
With reference to FIG. 5, another reason why the characteristic unevenness is reduced will be described. As shown in FIG. 5, in the phase change material, the crystal nucleation frequency (solid line) shows a large value at a temperature lower than the temperature at which the crystal nucleus growth rate (broken line) is fast (for example, Sakuo Sakuo “Glass Amorphous”). “Science of Quality”, Uchida Otsukuru,
[0036]
Here, as a result of examining the relationship between the beam spot shape and the finally obtained crystal state, the inventors have obtained the following knowledge. It is assumed that the radial position is continuously shifted at a pitch p (μm) (w> p) with an inclined beam having a total beam spot length w (μm). As described above, in order to achieve the purpose of increasing the irradiation power in stages, it is conceivable to use a beam spot having a gradient in power as shown in FIG. However, in this case, the radial position distribution of the power cumulatively received by a specific area on the medium is serrated. This results in a non-uniform medium in which the crystal state of the recording medium, more specifically, the crystal grain size or the type of metastable state varies depending on the radial position. This non-uniformity becomes more conspicuous as the feed pitch p is larger than the total length w of the beam spot, particularly when p> w / 2.
[0037]
For the above reasons, in order to produce uniform crystallization throughout the phase change material, the portion of the initialization beam spot having a uniform intensity that is sufficiently larger than the initialization start power is irradiated last. To finish the initialization. At this time, in order to cause crystal growth in the phase change material as much as possible, it is preferable to raise the temperature to a temperature at which the crystal growth rate is as fast as possible within a range that does not damage the film. Therefore, it is preferable that the intensity of the portion of the initialization beam spot that is finally irradiated in all the regions of the phase change material is a substantially uniform intensity at which the temperature of the phase change material is in the vicinity of Ta in FIG. For this reason, it is important that the beam spot shape has a uniform power portion wider (longer) than the feed pitch p, as shown in FIG.
[0038]
The intensity of the initialization beam spot of the last irradiated portion (corresponding to Ptop in FIG. 3) is preferably about 1.2 to 1.5 times the initialization start power. If it is smaller than 1.2 times, the crystal growth rate is slow and it is not possible to completely shift to the metastable state, so that a sufficient difference in reflectance between the crystalline state and the amorphous state cannot be obtained. On the other hand, if it is larger than 1.5 times, the recording film is irreversibly damaged.
[0039]
When the initialization is performed using the initialization beam spot having the intensity distribution shown in FIG. 3, if the feed pitch is made smaller than Ltop and (All-Ltop), each region on the optical recording medium as shown in FIG. First, after the portion where the intensity of the tip of the initialization beam spot is gradually increased is irradiated, the portion having the intensity of Ptop is always irradiated. According to FIG. 6, in order to sufficiently exhibit the effect of irradiating a portion of the initialization beam spot that is stepwise strong, the feed pitch of the initialization beam is preferably smaller than about (Lall-Ltop) / 2.
[0040]
In order to perform initialization efficiently by increasing the feed pitch while making use of the effect of stepwise strengthening the initialization beam irradiated on the entire area of the recording medium, Ltop is set to Lall / 5 or higher, Lall / 2. It is necessary to do the following. In other words, the longitudinal intensity distribution of the initialization beam spot is gradually increased from the tip of the initialization beam spot in the scanning direction to a position that is 1/2 or more and 4/5 or less of the total length of the initialization beam spot in the longitudinal direction, and then ends in the longitudinal direction. Need to be set to be substantially uniform. If Ltop is larger than Lall / 2, in order to make the feed pitch p smaller than (All-Ltop) / 2, p <Lall / 4, and the feed pitch cannot be increased. Similarly, if Ltop is smaller than Lall / 5, the feed pitch cannot be made larger than Lall / 5. More preferably, Ltop is not less than Lall / 4 and not more than Lall / 3. At this time, as described above, P0 is larger than the intensity at which the initialization is started, and is preferably about 1.2 times or less, and Ptop is larger than about 1.2 times the intensity at which the initialization is started, and is 1.5. It is preferable that it is about twice or less.
[0041]
When the initialization beam spot having the intensity distribution as shown in FIG. 6 is used, even if the feed pitch p is slightly larger than Ltop, it can be said that the intensity of the initialization beam irradiated last is substantially uniform. That is, within the range of the feed pitch p, the beam intensity may be smaller than the Ptop intensity by about 5% or less.
[0042]
Even when an initialization beam spot having an intensity distribution whose intensity changes stepwise in three stages as shown in FIG. 4 is used, initialization is performed by irradiating a strong initialization beam spot portion in a stepwise manner. be able to. In this figure, L1 is the length of the strongest power (Ptop) portion, L2 is the length of the intermediate power (P1) portion, and L3 is the length of the lowest power (P0) portion. In order to finally irradiate the intensity of Ptop in the entire area of the optical recording medium, the feed pitch needs to be smaller than about L1. In order to perform the initialization efficiently while taking advantage of the effect of stepwise strengthening the initialization beam irradiated on the entire area of the recording medium, it is preferable that L1, L2, and L3 are approximately equal. At this time, as described above, P0 is larger than the intensity at which the initialization is started, and is preferably about 1.2 times or less, and Ptop is larger than about 1.2 times the intensity at which the initialization is started, and is 1.5. It is preferable that it is about twice or less.
[0043]
When the reflectance in the crystalline state in the initialization beam is smaller than the reflectance in the amorphous state, the reflectance relationship is generally reversed at the wavelength of the initialization beam, and the reflectance in the crystalline state is reflected in the amorphous state. Smaller than the rate. At this time, the absorption of the recording film in the amorphous state is smaller than the absorption in the crystalline state. In this case, the same effect can be obtained even if the initialization beam intensity is lowered in a state where crystallization has progressed to some extent in order to cause the recording film that is being crystallized stepwise to absorb light stepwise.
[0044]
Therefore, such a medium can be initialized by using an initialization beam spot whose intensity is set to a minimum at the center in the longitudinal direction.
[0045]
The initialization beam spot having the intensity distribution as shown in FIG. 3 and FIG. 4 is most simply a filter having different transmittance at any position between the laser diode (LD) 6 and the optical recording medium 1 in FIG. However, designing the shape of the
[0046]
When the wavelength of the recording light is 405 nm and the wavelength of the initialization beam is 810 nm, the magnitude relationship between the reflectance Rc in the crystalline state at the initialization wavelength and the reflectance Ra in the amorphous state and that at the recording light wavelength are reversed. There are many. That is, for a so-called Low-to-High medium satisfying Rc <Ra at the recording light wavelength, Rc> Ra is often satisfied at the wavelength of the initialization beam, and conversely, so-called Rc> Ra is satisfied at the recording light wavelength. For High-to-Low media, Rc <Ra is often the case at the wavelength of the initialization beam.
[0047]
【Example】
Example 1
The aforementioned Low-to-High type optical recording medium was initialized and evaluated using the initialization apparatus shown in FIG. As described above, this medium has Ac / Aa = 0.9 at the initialization beam wavelength. The initialization conditions were a linear velocity of 14 m / s and a feed pitch of 10 μm, and the intensity distribution in the longitudinal direction of the initialization beam spot was set as shown in FIG. As described above, the initialization start power of this medium under this initialization condition is 1000 mW. Here, P0 = 1000 mW, Ptop = 1400 mW, Lall = 450 μm, and Ltop = 150 μm. Recording / reproduction on this medium was performed under the conditions of a linear velocity of 5.6 m / s, a bit pitch of 0.13 μm / bit, a recording light peak power of 5.0 mW, a bias light power of 0.1 mW, and a reproduction light intensity of 0.5 mW. And bER was evaluated. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, 5.1 × 10 5 at different positions in the tangential direction. -6 , 5.0 × 10 -6 4.4 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0048]
Example 2
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 14 m / s and a feed pitch of 10 μm, and the longitudinal intensity distribution was set as shown in FIG. Here, P0 = 1000 mW, Ptop = 1400 mW, Lall = 450 μm, and Ltop = 100 μm. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 4.3 × 10 at different positions in the tangential direction. -6 6.9 × 10 -6 4.7 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0049]
Example 3
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 10 m / s and a feed pitch of 20 μm, and the longitudinal intensity distribution was set as shown in FIG. Here, P0 = 900 mW, P1 = 1000 mW, Ptop = 1100 mW, Lall = 450 μm, and L1 = L2 = L3 = 150 μm. The initialization start power at this time was 850 mW. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 6.0 × 10 at different positions in the tangential direction. -6 3.4 × 10 -6 7.0 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0050]
Example 4
As a medium, on a polycarbonate substrate, ZnS: SiO 2 (60 nm), GeN (5 nm), GeSbTeBi (12 nm), GeN (5 nm), ZnS: SiO 2 (20 nm) and AgPdCu (100 nm) were sequentially formed. The recording film GeSbTeBi has a reflectivity of 15.1% when in a crystalline state and a reflectivity of 0.4% when in an amorphous state, which is a so-called high-to-low medium. As a result of calculation by the matrix method, Ac / Aa = 1.2 at the wavelength of the initialization beam in this medium. The reflectance at the wavelength of the initialization light was 5.8% and 9.4% in the crystalline state and the amorphous state, respectively.
[0051]
This medium was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 10 m / s and a feed pitch of 20 μm, and the longitudinal intensity distribution was set as shown in FIG. Here, P0 = 850 mW, Ptop = 1120 mW, Lall = 450 μm, and Ltop = 150 μm. At this time, the initialization start power was 800 mW. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 4.9 × 10 4 at different positions in the tangential direction. -6 6.3 × 10 -6 4.0 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0052]
Example 5
The same medium as in Example 4 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 10 m / s and a feed pitch of 50 μm, and the longitudinal intensity distribution was set as shown in FIG. Here, P0 = 900 mW, P1 = 1000 mW, Ptop = 1100 mW, Lall = 450 μm, and L1 = L2 = L3 = 150 μm. At this time, the initialization start power was 880 mW. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 3.9 × 10 at different positions in the tangential direction. -6 3.1 × 10 -6 3.3 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0053]
Example 6
The same medium as in Example 4 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 14 m / s and a feed pitch of 10 μm, and the longitudinal intensity distribution was set as shown in FIG. Here, P0 = 1100 mW, P1 = 1000 mW, Ptop = 1300 mW, Lall = 450 μm, and L1 = L2 = L3 = 150 μm. At this time, the initialization start power was 1000 mW. When a random signal is recorded on an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 3.6 × 10 at different positions in the tangential direction. -6 3.8 × 10 -6 4.5 × 10 -6 And the fluctuation of bER is kept small.
[0054]
Comparative Example 1
The same medium as in Example 1 was initialized. The initialization conditions were a linear speed of 10 m / s, a feed pitch of 6 μm, and an initialization power of 1120 mW. At this time, the initialization start power was 800 mW. The intensity distribution in the longitudinal direction of the initialization beam spot was substantially uniform as shown in FIG. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 8.1 × 10 at different positions in the tangential direction. -5 6.2 × 10 -5 5.3 × 10 -6 And fluctuations in bER were observed. This is presumably because the recording film was damaged because the recording film was irradiated with the initialization beam having high intensity from the beginning.
[0055]
Comparative Example 2
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions were a linear speed of 10 m / s, a feed pitch of 100 μm, and a longitudinal intensity distribution represented by the symbols in FIG. Under this initialization condition, the initialization start power was 900 mW. When a random signal is recorded on an unrecorded track on this optical recording medium and bER is measured, it is 5 × 10 5 at any position in the tangential direction. -5 The following values were good. However, when a random signal is recorded on an unrecorded groove at a track 250 tracks (corresponding to 85 μm) away from this track and bER is measured, it is 3.8 × 10 at different positions in the tangential direction. -4 4.1 × 10 -4 2.6 × 10 -5 And bER varied. As can be seen from the conversion of the intensity distribution and the feed pitch in FIG. 3, in this comparative example, there are a region where the intensity of the initialization beam irradiated last is close to 1100 mW and a region close to 1000 mW. Although the initialization intensity increases stepwise, in a region where the intensity of the portion of the beam spot to be irradiated last is insufficient, the crystal growth rate is insufficient, so that a complete metastable state is not formed. In this region, it is considered that good recording characteristics could not be shown because the contrast between the crystalline state and the amorphous state was small. That is, good recording characteristics could not be shown in the entire area of the optical recording medium.
[0056]
Comparative Example 3
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 10 m / s, a feed pitch of 100 μm, and a longitudinal intensity distribution represented by the symbols in FIG. When a random signal is recorded on an unrecorded track on this optical recording medium and bER is measured, it is 5 × 10 5 at any position in the tangential direction. -5 The following values were good. However, when a random signal is recorded on an unrecorded groove at a track 250 tracks (corresponding to 85 μm) away from this track and bER is measured, it is 6.8 × 10 at different positions in the tangential direction. -5 2.1 × 10 -4 3.6 × 10 -4 And bER varied. As can be seen from the conversion of the intensity distribution and the feed pitch in FIG. 3, in this comparative example, the feed pitch is clearly larger than Ltop, so that the intensity of the initialization beam that is finally irradiated is close to 1100 mW and 1000 mW. There are areas close to. For this reason, as in Comparative Example 2, it is considered that good recording characteristics could not be exhibited in the entire area of the optical recording medium.
[0057]
Comparative Example 4
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions were a linear velocity of 10 m / s, a feed pitch of 100 μm, and a longitudinal intensity distribution represented by the symbols in FIG. When a random signal is recorded on an unrecorded track on this optical recording medium and bER is measured, it is 5 × 10 5 at any position in the tangential direction. -5 The following values were good. However, when a random signal is recorded in an unrecorded groove at a track 250 tracks (corresponding to 85 μm) away from this track and bER is measured, it is 5.8 × 10 at different positions in the tangential direction. -6 7.5 × 10 -5 8.2 × 10 -5 And bER varied. As can be seen from the conversion of the intensity distribution and the feed pitch in FIG. 3, in this comparative example, since the feed pitch is clearly larger than (All-Ltop), the light having the intensity at which the crystal nucleation frequency increases first is generated. There are areas that are not irradiated. In this region, it is considered that the recording film was damaged like the comparative example 1 because the recording film was irradiated with the initialization beam having high intensity from the beginning.
[0058]
Comparative Example 5
The same medium as in Example 1 was initialized. Initialization conditions are a linear velocity of 14 m / s, a feed pitch of 20 μm, and a longitudinal intensity distribution represented by the symbols in FIG. Reversed. That is, the intensity of the beam spot is gradually decreased along the longitudinal direction from the intensity Ptop at the front end in the scanning direction, and becomes the lowest P0 at the rear end in the scanning direction. The initialization start power under this initialization condition is 1100 mW. When a random signal is recorded in an unrecorded groove of this optical recording medium and bER is measured, it is 3.1 × 10 at different positions in the tangential direction. -4 9.2 × 10 -5 5.3 × 10 -4 And fluctuations in bER were observed. This is presumably because the recording film was damaged because the recording film was irradiated with the initialization beam having high intensity from the beginning. As described above, even when the initialization beam spot showing the intensity distribution as shown in FIG. 3 is used, initialization without characteristic unevenness is required unless the scanning direction is determined so that intense light is irradiated stepwise on the optical recording medium. Can not do.
[0059]
The optical recording medium initialization apparatus according to the present invention can be implemented with various modifications. In the present invention, the intensity distribution of the initialization beam spot is defined over the longitudinal direction. However, since it is difficult to completely shape the beam spot shape, the intensity in the region of 3% or less of the length in the longitudinal direction is not more than 3%. Even if the value falls sharply, there is no problem as long as the stepwise initialization specified in the present invention can be performed. Further, in this specification, the superiority or inferiority of the initialization is determined by the bER fluctuation of the groove, but the bER of the land also exhibits the same behavior. Further, in this specification, the evaluation in a system in which a light beam is incident through a 0.6 mm substrate is described, but the same applies to a system using a 1.1 mm thick substrate and a 0.1 mm thick cover sheet. It goes without saying that it is possible to suppress characteristic unevenness in the tangential direction by using a simple initialization device.
[0060]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an optical recording medium initialization apparatus capable of realizing initialization with suppressed initialization unevenness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an optical recording medium initialization apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an intensity distribution in a longitudinal direction of an initialization beam spot of a comparative example.
FIG. 3 is a view showing an example of the intensity distribution in the longitudinal direction of the initialization beam spot according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a view showing another example of the intensity distribution in the longitudinal direction of the initialization beam spot according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a graph showing the crystal nucleus generation frequency and crystal nucleus growth rate of the phase change material.
FIG. 6 is a diagram showing a feed pitch of the initialization beam according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a feed pitch of an initialization beam according to a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical recording medium, 2 ... Spindle control system, 3 ... Drive motor, 4 ... Spindle, 5 ... Optical pick-up, 6 ... Laser diode (LD), 7 ... Objective lens, 8 ... Pick-up control system, 9 ... Drive motor.
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