JP4264374B2 - 相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザスポット照射により相変化光ディスクの記録膜を非晶質状態(As-deposition state)から結晶状態(Crystal state)に変化させて初期化を行う相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法に係り、特に初期化時に高回転数を要する相変化光ディスクの初期化に好適な相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法に関する。

一般に光ディスクと呼ばれる記録媒体は、情報の再生のみ可能な媒体と、記録・再生の両方が可能な媒体とが知られており、前記記録・再生の可能な媒体としては、記録膜を相変化材料とする相変化光ディスクが実用化されている。

この相変化光ディスクは、レーザ等による熱的制御により光の反射率の異なる結晶状態と非結晶状態とを可逆的に切替える事により、情報の記録・再生を行うものである。この相変化光ディスクの記録膜は、製造過程においてスパッタリング法等を経て形成され、この形成直後は非晶質状態と呼ばれる反射率が非常に低い状態で通常使用に適さないため、前記記録膜全面を非晶質状態から結晶状態へ変化させる初期化と呼ばれる工程が必要である。

従来技術による相変化光ディスクの初期化方法は、例えば数Ｗクラスの半導体レーザ素子を光源としたレーザビームを、対物レンズを介してスピンドルモータにより回転駆動されるディスク記録膜のトラック方向に対し直角に照射・合焦させてレーザスポットとし、このレーザスポットにより初期化を行うものがある。

前記合焦されたレーザスポットは、ディスク記録膜に対しディスク半径方向に延びる線状で、ディスク回転と同期して駆動されるキャリッジによりディスクの半径方向へ送られ、ディスク上をレーザスポットの短手方向を走査方向として螺旋状に走査する事により、記録膜の全面の初期化を行うものである。

ここで一般にディスク状記録媒体の回転制御方式としては、レーザスポット位置によらずディスクの回転数を一定に保つＣＡＶ(Constant Angular Velocity）方式と、レーザスポットのディスクに対する線速度が同一なＣＬＶ(Constant Linear Velocity)方式とが知られており、従来技術による相変化光ディスク初期化装置は、ディスク記録膜全面で良好な初期結晶を得る為に、線速度とレーザ出力の比が一定で且つ一定の高レーザ出力で初期化可能な(レーザ発光効率の良い)ＣＬＶ方式が採用されている。

尚、前記レーザスポットを用いて相変化光ディスクの初期化を行う相変化光ディスク初期化装置に関する技術が記載された文献としては、例えば下記特許公報が挙げられる。
特開特開平１０−１１８２６号公報

近年の相変化光ディスクは、データ記録・消去速度の向上が著しく、このため相変化光ディスクの初期化工程においても、良好な初期結晶化を得る為に従来以上の高線速度(高回転数)及び高レーザ出力が必要とされてきている。また、相変化光ディスクの製造工程の観点から見ても、相変化光ディスクの高線速度(高回転数)がタクトタイム低減のために要望されている。

しかしながら従来技術による初期化装置は、ディスクを高回転数で駆動した場合、ディスク回転数増加に伴ってディスクの面振れも増大し、このためにレーザスポットをディスク記録膜へ正確に追従させる事が困難となり、初期化特性が悪化する可能性があると言う不具合があった。

また従来技術による初期化装置は、ディスクの回転数が約１００００[ｒｐｍ]を超えた場合、ディスク自身の剛性が振動に耐えられず破裂する可能性があると言う不具合もあった。このディスクの破裂に関しては、回転数の限界がディスク自身の剛性でほぼ決まる為に装置側の強化で限界を高める事が難しいものである。

前記不具合を解決するめために、ＣＬＶ方式を採用した場合、ディスクの回転数限界を超えないようにピーク回転数を制限することが考えられるが、単にピーク回転数を制限しただけでは初期化特性が悪化する可能性があると言う不具合もあった。

本発明の目的は、前述の従来技術による不具合を解決することであり、初期化工程において高回転数を要する相変化光ディスクに対して、良好な初期結晶化特性を得ることができる初期化装置及び初期化方法を提供することである。

前記目的を達成するため本発明は、レーザビームを出力するレーザヘッドと、相変化光ディスクを回転するスピンドルモータとを備え、前記レーザビームを相変化記録膜に照射して該記録膜面に線状のレーザスポットを形成し、前記ディスクを回転制御しながら前記線状のレーザスポットをディスク半径方向に移動することにより、記録膜を非晶質状態から結晶状態に変化させて初期化を行う相変化光ディスクの初期化装置において、前記ディスクを、ディスクの単位時間当たりの回転数が同一なＣＡＶ方式又はレーザスポットのディスクに対する線速度が同一なＣＬＶ方式により回転制御する回転制御手段と、前記レーザヘッドから照射されたレーザビームのディスク半径方向における位置を検出する検出手段とを備え、前記ディスク半径位置をｒ _ｘ ［ｍｍ］、ＣＬＶ方式によるレーザスポットの相変化光ディスクに対する線速度をＶ _ＣＬＶ [ｍ/ｓ]、ディスク回転数限界値をＮ _ｍａｘ [ｒｐｍ]としたとき、前記検出手段が、前記ディスク半径位置ｒ _ｘ が（３００００・Ｖ _ＣＬＶ ）／（π・Ｎ _ｍａｘ ）に達したことを検出した場合、前記回転制御手段が、ディスクの回転制御方式を、前記ＣＡＶ方式からＣＬＶ方式に切替える事、又はＣＬＶ方式からＣＡＶ方式に切替える事を第１の特徴とし、前記相変化光ディスクの初期化装置において、前記レーザヘッドのレーザビーム出力を制御する出力制御手段を備え、回転制御手段がディスクの回転制御方式をＣＡＶ方式に切り替えたとき、前記出力制御手段が、該ＣＡＶ方式によるレーザスポットのディスクに対する線速度に応じてレーザビーム出力を初期化に最適な値に制御することを第２の特徴とする。

また本発明は、レーザビームを相変化記録膜に照射して該記録膜面に線状のレーザスポットを形成し、前記ディスクを回転制御しながら前記線状のレーザスポットをディスク半径方向に移動することにより、記録膜を非晶質状態から結晶状態に変化させて初期化する相変化光ディスクの初期化方法であって、前記ディスク半径位置をｒ _ｘ ［ｍｍ］、ＣＬＶ方式によるレーザスポットの相変化光ディスクに対する線速度をＶ _ＣＬＶ [ｍ/ｓ]、ディスク回転数限界値をＮ _ｍａｘ [ｒｐｍ]としたとき、前記検出手段が、前記ディスク半径位置ｒ _ｘ が（３００００・Ｖ _ＣＬＶ ）／（π・Ｎ _ｍａｘ ）に達したことを検出した場合、前記回転制御手段が、ディスクの回転制御方式を、前記ＣＡＶ方式からＣＬＶ方式に切替える事、又はＣＬＶ方式からＣＡＶ方式に切替える事を第３の特徴とし、この相変化光ディスクの初期化方法において、前記レーザヘッドのレーザビーム出力を制御する出力制御手段を設け、前記回転制御手段が前記ディスクの回転制御方式をＣＡＶ方式に切り替えたとき、前記出力制御手段が、該ＣＡＶ方式によるレーザスポットのディスクに対する線速度に応じてレーザビーム出力を初期化に最適な値に制御することを第４の特徴とする。

本発明による相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法は、従来のＣＬＶ方式による初期化方法を用いた場合に良好な初期結晶が得られる線速度ではピーク回転数が所定の回転数限界を超えてしまうディスクに対し、回転数超過となる半径領域を回転数限界以下に抑えたＣＡＶ方式への切替え並びにレーザ出力の最適化を行う事により、ディスク破裂を防止し且つ良好な初期結晶を得る事ができる。

以下、本発明による相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態による初期化装置の概略図、図２はディスクの面垂直方向から見た初期化実行中の模式図、図３はレーザスポットの半径位置に対するディスク回転数・線速度・レーザ出力の相関図である。

図１に示す相変化光ディスクの初期化装置は、最大出力４[Ｗ]・波長約８１０[ｎｍ]の半導体レーザ素子を光源としたレーザスポットを、対物レンズ２を介して相変化光ディスク４の記録膜へ照射・合焦を行ってディスク半径方向５を長手方向とする長手幅約１５０[μｍ]・短手幅約１[μｍ]の線状のレーザスポット３を形成すると共に、ディスク回転に伴う記録膜の面振れに対し追従するようオートフォーカス制御されるレーザヘッド１と、キャリッジモータ７を介してレーザヘッド１のディスク半径方向５への移動を行う機能及びレーザスポット３の位置検出手段に相当するリニアスケール８とを含み、上記レーザスポット３の半径位置１２を検知するキャリッジ６と、真空圧によりディスク４を吸着しディスクの回転を行うと共にその回転数検出手段に相当するロータリエンコーダ１０を含み、該ロータリエンコーダ１０によりディスク回転数を検知するスピンドルモータ９と、レーザ出力とレーザスポット半径位置１２とディスク回転数を常時制御し、本実施形態による初期化方法を実行するマイクロプロセッサ１１とを備える。

この様に構成された初期化装置は、相変化光ディスク４の面垂直方向から見た初期化実行中の模式状態を示す図２の如く、相変化光ディスク４のトラック方向（周方向）に対し直角方向（ディスク半径方向）に延びるレーザスポット３をディスクに照射しながらディスクを回転方向２０に回転させた状態で、キャリッジ６を駆動することにより、レーザヘッド１からのレーザ照射により形成するレーザスポット３を記録膜に対し焦点制御を行いながらディスクの半径方向５に送り、レーザスポット３を螺旋状に走査させることにより相変化光ディスク４の記録膜を全面初期化する様に動作するものである。尚、図２中、ハッチング部(符号２１)は未初期化部を示し、ハッチングが無い部分(符号２２)は初期化（済み）部を示している。

本実施形態による相変化光ディスクの初期化装置は、レーザスポット３が相変化光ディスク４の所定半径位置に達したことをリニアスケール８により検出したとき、マイクロプロセッサ１１がスピンドルモータ９によるディスク４の回転制御方式を、ディスクの単位時間当たりの回転数が同一なＣＡＶ方式からレーザスポットのディスクに対する線速度が同一なＣＬＶ方式に切替える事や、逆にレーザスポットのディスクに対する線速度が同一なＣＬＶ方式からディスクの単位時間当たりの回転数が同一なＣＡＶ方式に切替える事を行う。また前記ディスクの回転制御方式をＣＡＶ方式に切り替えたとき、該ＣＡＶ方式によるレーザスポットのディスクに対する線速度に応じてレーザビーム出力を初期化に最適な値に制御するものであり、これら回転制御方式について次に説明する。

ここでＣＬＶ方式において良好な初期結晶を得る条件を、線速度Ｖ_ＣＬＶが３０[ｍ/ｓ]、レーザパワーＰ_ＣＬＶが４０００[ｍＷ］、回転数限界Ｎ_ｍａｘが１００００[ｒｐｍ]である相変化光ディスクを例にとって説明する。

本実施形態による初期化装置のレーザスポットの半径位置ｒ[ｍｍ]に対するディスク回転数Ｎ[ｒｐｍ]の遂移を図３（ａ）、線速度Ｖ[ｍ/ｓ]の遂移を図３（ｂ）、レーザ出力Ｐ[ｍＷ]の遂移を図３（ｃ）に示す。

本実施形態による初期化装置のディスク回転数Ｎ[ｒｐｍ]は、図３（ａ）に示す如く、前記半径位置が０〜２８．６５[ｍｍ]の範囲においては回転制御方式を回転数を同一（１００００[ｒｐｍ]）としたＣＡＶ方式で制御し、前記半径位置が２８．６５[ｍｍ]を越えた範囲においては図３（ｂ）に示す如く、回転制御方式を線速度が同一（３０[ｍ/ｓ]）としたＣＬＶ方式に切り替える様に制御する。

前記回転方式を切り替えるディスク半径位置について説明すると、まず半径位置ｒとディスク回転数Ｎと線速度Ｖは下記数式１の関係が成り立つ。
（数１）

Ｖ＝（π・Ｎ・ｒ）／３００００

ここで本実施形態ではＮ≦Ｎ_ｍａｘとなるように、所定の半径位置ｒ_ｘ[ｍｍ]でＣＡＶ方式とＣＬＶ方式とを連続的に切替えるため、切り替え半径位置ｒ_ｘは下記数式２により与えられる。
（数２）

ｒ_ｘ＝（３００００・Ｖ_ＣＬＶ）／（π・Ｎ_ｍａｘ）

またＣＡＶ方式における線速度Ｖ_ＣＡＶ[ｍ/ｓ]および半径位置ｒ_ＣＡＶ[ｍｍ]（≦ｒ_ｘ）の関係は、下記数式３により与えられる。
（数３）

Ｖ_ＣＡＶ＝（π・Ｎ_ｍａｘ・ｒ_ＣＡＶ）／３００００

この様に本実施形態による初期化装置は、上記数式で与えられるディスク半径位置においてＣＡＶ方式とＣＬＶ方式とを切り替える様に動作すると共に、前記ＣＡＶ方式におけるレーザ出力Ｐ_ＣＡＶ[ｍＷ]を、線速度とレーザ出力の比が記録膜全面で一定となるよう、下記数式４に従って図３（ｃ）に示す如く、レーザ出力を制御する事により、ディスクのピーク回転数を回転数限界Ｎ_ｍａｘ以下に抑え且つ良好な初期結晶を得る事ができる。
（数４）

Ｐ_ＣＡＶ＝Ｐ_ＣＬＶ・（Ｖ_ＣＡＶ／Ｖ_ＣＬＶ）

また前記数式４では良好な初期結晶を得る事ができない場合は、下記数式５に示すように、Ｐ_ＣＡＶに任意の補正係数Ｃを乗じて補正レーザ出力Ｐ'_ＣＡＶとする事も考えられる。
（数５）

Ｐ'_ＣＡＶ＝Ｃ・Ｐ_ＣＬＶ・（Ｖ_ＣＡＶ／Ｖ_ＣＬＶ）
尚、本発明において回転方式の切替半径位置ｒ_ｘは、前述の（数２）による規定のみに限らず任意の半径位置を複数箇所設定しても良い。この場合、良好な初期結晶が得られるように各半径領域毎に独立してディスク回転数ＮとレーザパワーＰを設定し最適化する事ができる。

本実施形態による相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法は、従来のＣＬＶ方式による初期化方法を用いた場合に良好な初期結晶が得られる線速度ではピーク回転数が所定の回転数限界を超えてしまうディスクに対し、回転数超過となる半径領域を回転数限界以下に抑えたＣＡＶ方式への切替え並びにレーザ出力の最適化を行う事により、ディスク破裂を防止し且つ良好な初期結晶を得る事ができる。

また本実施形態は、ピーク回転数がディスクの回転数限界以下でも、回転に伴うディスクの振動に対し初期化装置側の耐力が不足している場合、回転数超過となる半径領域を装置の回転数限界以下に抑えたＣＡＶ方式への切替え並びにレーザ出力の最適化を行う事により、良好な初期結晶を得る事ができる。更に本実施形態は、規格やディスク製造上の制約等により、良好な初期結晶が得られる条件が部分的に他と違う半径領域に対し、ＣＡＶ方式への切替えとレーザ出力の最適化を行う事により、ディスク全面で良好な初期結晶を得る事ができる。

本発明の相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法は、初期化を必要とする円板状の記録媒体に適用することができる。

本発明の一実施形態による相変化光ディスクの初期化装置及び初期化方法を説明するための図。 本実施形態によるディスクの面垂直方向から見た初期化実行中の模式図。 本実施形態によるレーザスポットの半径位置に対するディスク回転数・線速度・レーザ出力の相関図。

符号の説明

１：レーザヘッド、２：対物レンズ、３：レーザスポット、４：相変化光ディスク、５：ディスク半径方向、６：キャリッジ、７：キャリッジモータ、８：リニアスケール、９：スピンドルモータ、１０：ロータリエンコーダ、１１：マイクロプロセッサ、１２：レーザスポット半径位置、２０：回転方向。

Claims (4)

1. レーザビームを出力するレーザヘッドと、相変化光ディスクを回転するスピンドルモータとを備え、前記レーザビームを相変化記録膜に照射して該記録膜面に線状のレーザスポットを形成し、前記ディスクを回転制御しながら前記線状のレーザスポットをディスク半径方向に移動することにより、記録膜を非晶質状態から結晶状態に変化させて初期化を行う相変化光ディスクの初期化装置であって、
   前記ディスクを、ディスクの単位時間当たりの回転数が同一なＣＡＶ方式又はレーザスポットのディスクに対する線速度が同一なＣＬＶ方式により回転制御する回転制御手段と、前記レーザヘッドから照射されたレーザビームのディスク半径方向における位置を検出する検出手段とを備え、
   前記ディスク半径位置をｒ _ｘ ［ｍｍ］、ＣＬＶ方式によるレーザスポットの相変化光ディスクに対する線速度をＶ _ＣＬＶ [ｍ/ｓ]、ディスク回転数限界値をＮ _ｍａｘ [ｒｐｍ]としたとき、
   前記検出手段が、前記ディスク半径位置ｒ _ｘ が（３００００・Ｖ _ＣＬＶ ）／（π・Ｎ _ｍａｘ ）の値に達したことを検出した場合、前記回転制御手段が、ディスクの回転制御方式を、前記ＣＡＶ方式からＣＬＶ方式に切替える事、又はＣＬＶ方式からＣＡＶ方式に切替える事を特徴とする相変化光ディスクの初期化装置。
2. 前記請求項１記載の相変化光ディスクの初期化装置において、前記レーザヘッドのレーザビーム出力を制御する出力制御手段を備え、前記回転制御手段がディスクの回転制御方式をＣＡＶ方式に切り替えたとき、前記出力制御手段が、該ＣＡＶ方式によるレーザスポットのディスクに対する線速度に応じてレーザビーム出力を初期化に最適な値に制御することを特徴とする相変化光ディスクの初期化装置。
3. レーザビームを相変化記録膜に照射して該記録膜面に線状のレーザスポットを形成し、前記ディスクを回転制御しながら前記線状のレーザスポットをディスク半径方向に移動することにより、記録膜を非晶質状態から結晶状態に変化させて初期化する相変化光ディスクの初期化方法であって、
   前記ディスク半径位置をｒ _ｘ ［ｍｍ］、ＣＬＶ方式によるレーザスポットの相変化光ディスクに対する線速度をＶ _ＣＬＶ [ｍ/ｓ]、ディスク回転数限界値をＮ _ｍａｘ [ｒｐｍ]としたとき、
   前記検出手段が、前記ディスク半径位置ｒ _ｘ が（３００００・Ｖ _ＣＬＶ ）／（π・Ｎ _ｍａｘ ）の値に達したことを検出した場合、前記回転制御手段が、ディスクの回転制御方式を、前記ＣＡＶ方式からＣＬＶ方式に切替える事、又はＣＬＶ方式からＣＡＶ方式に切替える事を特徴とする相変化光ディスクの初期化方法。
4. 前記請求項３記載の相変化光ディスクの初期化方法において、前記レーザヘッドのレーザビーム出力を制御する出力制御手段を設け、前記回転制御手段が前記ディスクの回転制御方式をＣＡＶ方式に切り替えたとき、前記出力制御手段が、該ＣＡＶ方式によるレーザスポットのディスクに対する線速度に応じてレーザビーム出力を初期化に最適な値に制御することを特徴とする相変化光ディスクの初期化方法。

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