JP4037120B2 - 相変化型光ディスクの初期化方法 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化型光ディスクの初期化方法に係るもので、詳しくは、光ディスクの記録特性及び消去率を向上し得る相変化型光ディスクの初期化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、相変化型光ディスクは、記録層の可逆的相変化を利用して情報を記録及び消去できるようにしたもので、情報の反復的な記録及び再生を可能にした光記録媒体の一種である。
【0003】
上記相変化型光ディスクは、集束されたレーザービームを記録層の局部的な領域に照射してその領域を溶融させて、熱の拡散が速く行われるように設計したディスク構造を利用して急冷させることで、結晶質マトリックスに非晶質マークを作ることで情報を記録し、消去時には記録時より低いパワーにより再びその部位を加熱して非晶質マーク部位を結晶質に変えて記録された情報を消去させる機能を有する。
【0004】
上記のような相変化型光ディスクは、情報を記録する前にマトリックス部分を結晶質に作る過程を経るが、これは、結晶質から非晶質に転移する過程を、情報を記録する過程の第1段階とするためである。このように非晶質の初期状態から結晶質に変化させる過程を初期化という。
【0005】
図7は、従来の相変化型光ディスクを構成する各層を示した概略断面図で、図8は、従来の相変化型光ディスクの初期化方法による光ディスクの記録層を示した部分拡大図である。
【0006】
図7に示したように、相変化型光ディスク10は、透明で所定の強性を有する部材で形成された円板状の基板11と、基板11の上面に厚さ方向に順に、下部誘電体層12、記録層13、上部誘電体層14、反射層15及び保護層16が形成されている。
【0007】
上記基板11は、通常、透明で所定の強性を有するガラス及び合成樹脂などが使用される。比較的軽くて射出性が優れ、レーザービームの入射時に複屈折によるSN比の減少を防止するためポリカーボネートが広く用いられている。
【0008】
記録層13は、非晶質状態と結晶質状態との相互間に可逆的変化が可能な材料であって、GeSbTe系に代表される三成分系合金の金属間化合物が広く用いられている。最近では低線速度で消去率を向上できるとともに信号記録品質を向上できるように設計されたAgInTe系の合金が注目されている。
【0009】
記録層13の上下には、光学的特性及び熱的な特性を維持するために誘電体層を形成している。これらにはZnSSiO2系薄膜が利用されている。反射層15としては、光反射量を向上させるとともに、レーザービームの照射後に適切な冷却速度を確保し得るようにアルミニウム合金、銀及び金などの薄膜が利用されている。
【0010】
又、反射層15の上面に形成される保護層16は、通常、紫外線硬化樹脂をスピンコーターなどを利用して所定の厚さにコーティングした後に紫外線ランプを利用して硬化させることで形成する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
このような多層膜構造を有する相変化型光ディスク10は、情報の記録前に記録層13にレーザービームを照射して、非晶質状態を結晶質状態に変化させるいわゆる初期化を実施する。
【0012】
相変化型光ディスク10は、初期化を実施すると、結晶質状態が変化して光学信号である反射率が変わる。これは、光ディスクの薄膜構造設計値によって大きくなる場合又は、小さくなる場合があるが、一般的に反射率が増加する構造を有するように設計されている。
【0013】
期化後の相変化型光ディスク10の反射率が50%以上と高くなりすぎた場合は、エネルギーの吸収が相対的に低くなって、通常の記録レーザービームのパワーでは記録特性が悪くなるという不都合な点があった。
【0014】
一方、反射率が低くなり10%以下になると、レーザービームのトラックキングに問題が発生するか又はエネルギーの過度吸収に起因して記録層13の劣化が促進されるという不都合な点があった。
【0015】
従って、このような問題点を考慮して、相変化型光ディスク10は、通常、初期化後の反射率が20〜40%になるように形成される。又、与えられた薄膜構造で可能なかぎり反射率レベルが高くなるように初期化レーザービームのパワーを所定値以上に増加させて初期化する。
【0016】
上述のように、初期化後に相変化型光ディスクは結晶質状態に変化する。この結晶質は、結晶粒の大きさの分布がばらつき反射率に差が生じる。結晶粒が大きくなったり又は小さくなると、記録特性及び反復記録特性が悪くなるので、この結晶粒の大きさは、適切な大きさに均一に存在すべきである。
【0017】
従来のような初期化方法では、適正に初期化レベルを調節するのが難しいという問題があった。過度に初期化すると飽和値に近い高反射率になってしまう。その過度に初期化された薄膜構造は、図8に示したように、記録層13に極端に大きい結晶粒18が形成される。そのため、通常の記録パワー範囲内では記録が行われず、又、たとえ高いパワーによって記録したとしても記録されたマークの消去を簡単に行えなず、消去率が悪くなるという問題があった。
【0018】
一方、初期化レベルがあまりに低いと、マトリックスを形成している結晶質の結晶率が低くて記録自体がよく行われないという不都合な点があった。
【0019】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、相変化光ディスクの適正な初期化条件を迅速に得て、与えられたディスク薄膜構造における記録層の記録特性を向上させ、かつ、反復記録時に以前に記録されたマークの消去率を向上させることができる相変化型光ディスクの初期化方法を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明による、基板上に連続的に上部誘電体層、記録層、下部誘電体層及び反射層等の積層構造を有する相変化型光ディスクの初期化方法は、試験用光ディスクに所定のパワーを有するレーザービームを照射する段階と、所定比率でレーザービームのパワーを増加させる段階と、レーザーのパワーを増加させながらその試験用光ディスクから反射されるレーザービームの反射率を検出する段階と、レーザービームによる試験用光ディスクの飽和値反射率を検出する段階と、飽和値の70%〜90%以内の反射率を有する範囲でレーザービームの最適パワーを検出する段階と、新たに初期化しようとする相変化型光ディスクに、得られた最適パワーを有するレーザービームを照射して初期化する段階とを有することを特徴とする。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る相変化型光ディスクの第1実施形態の初期化方法を説明するための工程図、図2は、図1の各相変化型光ディスクのレーザーパワー及び反射率の関係を示した図、図3は、図2のレーザーパワーによる相対反射率の変化を示した図、図4は、図1の相変化型光ディスクのアニーリング時間による結晶化率の変化を模式的に示した図、図5は、本発明に係る相変化型光ディスクの第1実施形態の初期化後の記録層を示した部分拡大図、図6は図3の各相変化型光ディスクの消去率とSN比の反射率に対するグラフである。
【0022】
本発明に係る相変化型光ディスクの第1実施形態の初期化方法を図1に基づいて説明する。図示のように、試験用光ディスク上に所定のパワーを有するレーザービームを照射する段階S10と、所定比率でレーザービームのパワーを増加させる段階S20と、レーザーパワーを増加させながら光ディスクから反射されるレーザービームの反射率を検出する段階S30と、レーザービームの飽和値反射率を検出する段階S40と、飽和値の70%〜90%以内の反射率を有する範囲でレーザービームの最適パワーを検出する段階S50と、初期化する相変化型光ディスクに、得られた最適パワーを有するレーザービームを照射して初期化する段階S60とを有することを特徴とする。
【0023】
より詳しく説明すると、それぞれ異なるレーザーパワーレベルで初期化された各試験用相変化型光ディスク(D1〜D7)の反射率Rを検出してS30、その検出された各反射率Rをそれぞれのディスクで連結することで、図2に示したような、各試験用光ディスクの反射率曲線21a〜21gを得る。それぞれの反射率曲線21a〜21gから各試験用相変化型光ディスクの飽和値反射率(Rmax)を検出するS40。
【0024】
図2及び図3のD1〜D7は、それぞれ異なる薄膜構造を有する一般的な相変化型光ディスクを意味する。
【0025】
ここで、図2に示した相変化型光ディスクの反射率曲線21a〜21gの一つの試験用の光ディスクD1の反射率曲線21aを例として詳細に説明する。
【0026】
第1試験用相変化型光ディスクD1の記録層は、レーザービームの照射前aは非晶質状態で一番低い反射率Rである。その後レーザービームのパワーを徐々に増加させる。a〜bの区間では極わずか反射率Rが増加する。
【0027】
レーザービームのパワーレベルがさらに増加し、b〜c区間では反射率Rが急激に増加する。c〜d区間では反射率Rが漸進的に増加する。
【0028】
又、d〜e区間では反射率Rの増加率が相対的に緩くなりe点を通過すると、レーザーのパワーを増加させてもそれ以上反射率Rが増加しなくなる。この時のe点の値を第1試験用相変化型光ディスクD1の飽和値反射率(Rmax)とする。
【0029】
このようにして、試験用相変化型光ディスクの反射率曲線21a〜21gから初期化すべき相変化型光ディスクD1〜D7の飽和値の反射率が検出されるとS40、その試験用相変化型光ディスクの各反射率Rを検出された飽和値反射率(Rmax)で割った相対反射率(Rn=R/Rmax)を求める。
【0030】
得られた相対反射率Rnの値を相互連結すると、図3に示したような相対反射率曲線31a〜31gが得られる。
【0031】
各試験用相変化型光ディスクD1〜D7にそれぞれ異なるパワーレベルを有するレーザービームを照射して初期化する場合に、レーザーのパワーレベルによる記録層の組織変化は、図4に示したように、初期非晶質から結晶質に「S型」の相転移曲線を形成する。その場合、熱処理温度が高い場合には、低い場合に比べて結晶質への転移速度が速い。
【0032】
すなわち、図4は、温度が高いほど相転移速度が速くなることを示しており、温度を増加させるか又はレーザービームの入射エネルギーを増加させると、相変化が急速に進むことを示している。
【0033】
初期化された記録層の微細組織を検査すると、図5に示したように、飽和値反射率(Rmax)に対する相対反射率Rnの値が0.7〜0.9の範囲内であるときに結晶粒28が比較的均一な大きさに形成されることが分かった。
【0034】
そして、相対反射率の値が1に近づく場合には、図8に示したように、過度な結晶粒18が形成されて上述した問題が発生し、相対反射率が0.7以下では、非晶質から結晶質への転移が完全に起こらないために、記録特性が不良になる原因になる。
【0035】
飽和値反射率に対する相対反射率の値を0.75〜0.85の範囲に限定すると、より均一で稠密な記録層の相転移を得ることができる。
【0036】
図6は、図1の各相変化型光ディスクの消去率と信号対雑音比(SN比)を示した図である。
【0037】
図6に示したように、消去率曲線41aは、相対反射率Rnが比較的小さい0.1〜0.6区間では緩慢に増加するが、相対反射率が0.9を過ぎたあと急激に減少する。即ち、本発明の第1実施形態として明示した0.7〜0.9の範囲では、記録再生特性が優秀であると同時に、反復記録特性の基礎になる消去特性が優秀であることが分かる。同様に、SN比に関しても相対反射率0.7〜0.9の範囲で十分高い。
【0038】
従って、試験用相変化型光ディスクD1〜D7から飽和値反射率(Rmax)が求められるとS40、その飽和値反射率(Rmax)に対して初期化させようとする相変化型光ディスク10の初期化後の反射率Rの相対反射率Rnが0.7〜0.9の範囲を有するように初期化レーザービームのパワーレベルを調節するS50。次いで、一旦、初期化レーザービームのパワーレベルが調節されるとS50、初期化させる相変化型光ディスク10をそのパワーレベルで継続して初期化させるS60。
【0039】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る相変化型光ディスクの初期化方法においては、初期化させる相変化型光ディスクの飽和値反射率を検出して、その相変化型光ディスクの飽和値反射率に対する初期化後の反射率の相対反射率が0.7〜0.9の範囲を有するように初期化レーザーのパワーレベルを調節して相変化型光ディスクを初期化するようにしたので、結晶粒が過度に大きくなるのを防止し、かつ、未初期化部分の発生を最小化して記録再生信号の劣化、特に、反復記録時の記録した信号の消去特性に悪影響を与える主原因を除去することができ、信号品質に優れ、信頼性が優秀な反復記録の可能な光ディスクを得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る相変化型光ディスクの初期化方法の第1実施形態を説明するための工程フローチャートである。
【図2】 図1の各相変化型光ディスクのレーザーパワー及び反射率の関係を示したグラフである。
【図3】 図2のレーザーパワーによる相対反射率の変化を示したグラフである。
【図4】 図1の相変化型光ディスクのアニーリング時間による結晶化率の変化を模式的に示したグラフである。
【図5】 本発明に係る相変化型光ディスクの第1実施形態の初期化後の記録層を示した部分拡大図である。
【図6】 図1の各相変化型光ディスクの消去率及びSN比を示したグラフである。
【図7】 従来相変化型光ディスクを構成する各層を示した概略断面図である。
【図8】 従来相変化型光ディスクの初期化方法による光ディスクの記録層を示した部分拡大図である。
【符号の説明】
11:基板、12:下部誘電体層、13:記録層、14:上部誘電体層、15:反射層、16:保護層、28:結晶粒

Claims (12)

  1. 基板上に連続的に上部誘電体層、記録層、下部誘電体層及び反射層の積層構造を有する相変化型光ディスクを反射率が増加するように初期化する方法であって、
    前記相変化型光ディスクと同一構造を有する試験用光ディスクに所定のパワーを有するレーザービームを照射する段階と、
    所定比率でレーザービームのパワーを増加させる段階と、
    レーザーのパワーを増加させながら試験用光ディスクから反射されるレーザービームの反射率を検出する段階と、
    前記試験用光ディスクの飽和値反射率を検出する段階と、
    飽和値の70%−90%以内の反射率を有する範囲で前記試験用光ディスクに対するレーザービームの最適パワーを検出する段階と、
    新たに初期化する相変化型光ディスクに、得られた最適パワーを有するレーザービームを照射して初期化する段階と、
    を有することを特徴とする反射率が増加するように初期化する相変化型光ディスクの初期化方法。
  2. 上記レーザービームの最適パワーは、飽和値の75%−85%以内の反射率を有する範囲で決定されることを特徴とする請求項1記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  3. 上記上部誘電体層及び下部誘電体層は、ZnS−SiO2材質により形成されて、上記記録層は、GeSbTeにより形成されることを特徴とする請求項1記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  4. 上記上部誘電体層及び下部誘電体層は、ZnS−SiO2により形成されて、上記記録層は、AgInBTeにより形成されることを特徴とする請求項1記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  5. 基板上に連続的に上部誘電体層、記録層、下部誘電体層及び反射層の積層構造を有する相変化型光ディスクを反射率が増加するように初期化する方法であって、
    照射されたレーザービームのパワーと前記相変化型光ディスクと同一構造を有する試験用光ディスクから反射されたレーザービームの反射率との間の関係を導出する段階と、
    前記試験用光ディスクの飽和値反射率を検出する段階と、
    飽和値の70%〜90%以内の反射率を有する範囲で前記試験用光ディスクに対するレーザービームの最適パワーを検出する段階と、
    新たに初期化する相変化型光ディスクに、得られた最適パワーを有するレーザービームを照射して初期化する段階と、
    を有することを特徴とする反射率が増加するように初期化する相変化型光ディスクの初期化方法。
  6. 飽和値の75%〜85%以内の反射率を有する範囲で上記レーザービームの最適パワーを検出することを特徴とする請求項記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  7. 上記記録層は、GeSbTeにより形成されることを特徴とする請求項記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  8. 上記記録層は、AgInBTe材質により形成されることを特徴とする請求項記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  9. 上記上部誘電体層及び下部誘電体層は、ZnS−SiO2により形成され、上記記録層は、GeSbTeにより形成されることを特徴とする請求項記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  10. 上記上部誘電体層及び下部誘電体層は、ZnS−SiO2により形成され、上記記録層は、AgInBTeにより形成されることを特徴とする請求項記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
  11. 照射されたレーザービームのパワーと、初期化される相変化型光ディスクと同一構造を有する試験用光ディスクから反射されたレーザービームの反射率との間の関係を導出する段階と、
    試験用光ディスクの飽和値反射率を検出する段階と、
    飽和値の70%−90%以内の反射率を有する範囲で試験用光ディスクに対するレーザービームの最適パワーを検出する段階と、
    新たに初期化する相変化型光ディスクに、得られた最適パワーを有するレーザービームを照射して初期化する段階と、
    を有することを特徴とする反射率が増加するように初期化する相変化型光ディスク初期化方法。
  12. 上記レーザービームの最適パワーは、飽和値の75%−85%以内の反射率を有する範囲で決定されることを特徴とする請求項11記載の相変化型光ディスクの初期化方法。
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