JPH02172019A - 光学的情報記録媒体の結晶化方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は基板上に形成した記録膜を一括して結晶状態に
導く光学的情報記録媒体の結晶化方法およびその装置に
関するものである。

〔従来の技術〕

光学的情報記録媒体（以下、記録媒体と略記する。）に
情報を記録するには、友とえばレーザ元などの光ビーム
エネルギを上記記録媒体に与えて。

この記録媒体の一つの構造状態を他の構造状態に物理的
Ｋｆ化させて行なうことができる。

このような記録媒体としては、カルコゲン化物が知られ
てお夛、このカルコゲン化物はたとえば非晶質状態と結
晶質状態の異なる２つの構造をとることができる。

そこで、元ビームを上記記録媒体に照射して加熱昇温し
徐冷すると、この記録媒体は結晶化し、また、パルス幅
の短い元ビームを照射して急熱急冷すると非晶質状態と
なる。

上記記録媒体を用い九ときの記録方式として、非晶質状
態から結晶状態に変化させて記録を行なう方法と、結晶
質状態から非晶質状態に変化させて記録を行なう方法が
ある。

たとえば、１μｍ以下の短波長記録を行なうときには、
急熱急冷により得られる非晶質状態に変化させて記録を
行なう後者の方法が、記録時におけるピット間の熱的干
渉が少なくて有利である。

しかし、記録媒体の製造時には、通常、記録媒体は非晶
質状態である九め、上記記録方式を用いる場合、記録媒
体をあらかじめ、結晶質状態にしておく必要がある。

上記の構造変化を生じさせる方法としては、九とえは、
特公昭４７−２６８９７号公報に示されているように、
種々形態のエネルギーを使用する方法が挙げられている
。

たとえば、電気エネルギ、輻射熱、閃光ランプの元、レ
ーザ光束のエネルギなどの形における電磁エネルギのよ
うなビーム状エネルギ、電子線や陽子線のような粒子線
エネルギなどがある。

上記エネルギを記録媒体に付与する具体的な方法として
、たとえば恒温槽中に記録媒体を放置し、この記録媒体
全体を加熱する方法、あるいは特開昭ｔＮ−２０８６４
８号公報に記載されているように、上記加熱と同時に電
気エネルギを記録媒体に印加する方法などが提案されて
いる。

しかし、上記方法は記録媒体を１００℃〜１５０℃以上
の高温に晒す必要があり、アクリル樹脂やポリカーボネ
ート樹脂などのプラスチック基板を用いた記録媒体には
、変形の点から適用することが困難である。

また、特開昭６２−２５０５３５号公報に記載されるよ
う罠、基板上に形成された記録膜に、所定の光源による
フラッシュ露光を行い、このフラッシュ露光によるビー
ム状エネルギで記録膜を結晶化させる方法がある。

この方法により、たとえばアクリルやポリカーボネート
などのプラスチック基板上のＶ録膜を結晶化する場合、
基板上に形成した記録膜の結晶化温度および結晶化速度
の値によって、記録膜が充分に結晶化されない場合、記
録膜は結晶化されても基板が変形し情報の記録再生がで
きなくなる場合が生じる。上記の記録膜が結晶化するた
めには、結晶化温度以上に温度を設定して、特定時間以
上の間保持する必要がある。

そこで１元源にキセノンランプを用い、第１４図に示す
時間対記録膜温度特性が、特性８になるような入力パワ
ーＰ。で発光させると、記録膜温度が結晶化温度Ｔｘ以
上に保持させる保持時間がΔｔ、と短く、この保持時間
Δｔ、では記録膜を十分に結晶化できない。

このため、キセノンランプを特性９になるような入力パ
ワーＰ、で発光させると、保持時間はΔｔ２のように長
くなり、記録膜を十分に結晶化することができる。

しかし、ポリカーボネートやアクリルなどの有機樹脂に
よる基板を用いた場合には、この基板の熱変形温度は約
１６０℃であって基板上に形成した結晶化温度′ｒｘよ
りも１００℃近く低くなる。

このため、上記入力パワーＰ、の発光で、基板に熱的ダ
メージを与えることになる。

この現象は、記録膜の結晶化温度Ｔｘが高くなるにとも
ない、または、結晶化速度が遅くなるにつれて、記録膜
を結晶化させたときの基板への熱的ダメージは無視でき
ない状態になる。

〔発明が解決しようとする昧題〕

従来の記録媒体の結晶化方法は以上のように行なわれて
お夛、結晶化温度、結晶化速度が異なるいろいろな記録
膜を結晶化することについては考慮がされておらず、基
板変形の防止と記録膜の結晶化が両立できにくいという
問題があつ次。

すなわち、基板上の記録膜をフラッジＳｌｌ、元により
結晶化させる場合、基板変形を極力防止するためには、
フラッシュｊ１１光による記録膜の最高到達温度をそれ
の結晶化温度以上にして極力これに近づけた万が良い。

しかし、記録膜が結晶化するためには、結晶化温度以上
に、特定時間以上の間保持しなければ結晶化は完結しな
い。この保持時間を長くするためには、単発光露光の場
合はランプの出力パワーを上げる必要があり、これは記
録膜の最高到達温度が上昇することを意味するため、基
板の変形を伴なうことになるという問題点があった。

本発明は前述の問題を除去する之めになされたものであ
り、その目的は、基板の変形を防止し、かつ、結晶化温
度及び速度の異なるいろいろな記録膜を結晶化する光学
的情報記録媒体の結晶化方法およびその装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決する之めの手段〕

前記の目的を達成するために、請求項１０本発明は、基
板上に形成した記録膜に照射する閃光ランプによる元ビ
ームエネルギを、上記記録膜を結晶化温度よシわずかに
高い温度に加熱し、その加熱状態を結晶化時間以上の間
保持するように制御する点に特徴がある。

また、請求項２ないし請求項４の発明は、請求項１の結
晶化方法を実施する装置の発明である。

請求項２の発明は複数個の閃光ランプを時間的にずらせ
て発光させる装置、請求項３の発明は閃光ランプの前部
に透過率の低下するフィルタを配設した装置、請求項４
の発明は基板上に未硬化の紫外線硬化樹脂を施し友装置
である。

〔作用〕

請求項１の発明における結晶化方法は、記録膜を結晶化
温度よりわずかに高い温度に加熱し、その加熱状態を結
晶化時間以上の間保持することにより、記録膜の結晶化
を確実に行い、基板の熱ダメージを防止する。

ま念、請求項２の発明は複数個の閃光ランプの発光を時
間的にずらせる構成であり、請求項６の発明は閃光ラン
プの前部にフィルタを配設する構成であり、そして請求
項４の発明は基板に未硬化の紫外線硬化樹脂を施す構成
であって、いずれも簡単な構成で請求項１の結晶化方法
ｆｔ実施することを可能とする。

〔実施例〕

以下に、口面を参照して、本発明の詳細な説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の一実施例の結晶化方法を実施する装置
を示す横断面図である。

第１図において、３，１５は閃光ランプとしてのキセノ
ンランプ、１４はキセノンランプ３，１５１に囲む反射
ミラー　１５は反射ミラー１４の開口部に設けた石英板
、１６はその上に５ｂ４７Ｓｅ４５Ｂｉ８（原子パーセ
ント）の組成の厚さ約１１０ｎｍの記録膜を形成したポ
リカーボネート基板で、保護膜として紫外線硬化樹脂（
ＳＤ−４０１）が約２０μｍ塗布硬化されている。

上記キセノンランプ６．１３の光線エネルギＷ（Ｊ）は
、ランプ発光効率η、キセノンランプに接続されるメイ
ンコンデンサの接置Ｃ（Ｆ）と、充電々圧Ｖ（Ｖ）によ
り、 Ｗ＝りｘ１／２Ｃｖ２ で与えられる。発光効率ｌはランプによって異なるため
に５本実施例ではキセノンランプ３，１６の入力エネル
ギ１／２ＣＶ２を目安としている。

第２図は上記キセノンランプを閃光させる駆動回路の１
例を示す図である。なお、第２図はキセノンランプ５の
駆動回路のみを示すものである。

第２図において、キセノンランプ３は両端部に陽極４と
陰極５を有し、中央部にトリガ電極６を有する。電源接
続端子０．１０２間には、メインコンデンサＣ４と抵抗
Ｒ，，Ｒ２の１例回路が並列に接続されている。このメ
インコンデンサＣ１は充電回路（図示せず）により、所
定の電圧まで充電されるようになっている。

トランスＴｒはその１次巻線をコンデンサＣ２を介して
抵抗Ｒ２と並列に接続し、２次巻線をトリガ電極６と電
源接続端子０□間に接続している。

サイリスタＳは抵抗Ｒ２と並列に接続され、そのゲート
端子にはスイッチ回路７が接続されている。

いま、スイッチ回路７からサイリスタＳのゲート端子に
オン信号を与えると、トランスＴｒの１次巻線にコンデ
ンサＣ２の放！ｉｉＥ流が流れ、トランスＴ　の昇圧作
用によって２次巻線に生じ友高電圧が、キセノンランプ
３のトリガ電極６に印加される。

これにより、キセノンランプｓ内のガスがイオン化され
、内部抵抗が減少する。そして、キセノンランプ３０両
電極４．５間では、メインコンデンサＣ４の充電電圧が
一瞬に放電して、発光動作が行なわれる。

そこで、第２図の駆動回路を用いて、第１図に示すキセ
ノンランプ３を入力パワー１０００（Ｊ）で発光させた
後、たとえばΔｔＰ（約α３ｍ５ｅｏ）の時間だけ遅ら
せてキセノンランプ１３を入力パワー１ΩＤＯ（Ｊ）で
発光させると、第３因に示す時間対発光強度の特性が得
られる。

この発光強度によシ、記録膜にはキセノンランプ３，１
３０発元による加熱効果が重ね合わされ。

第４図に示すような時間対記録膜温度の特性が得られる
。このため、記録膜温度は結晶化温度７８以上に時間Δ
ｔｑだけ保持される。そしてこの時間Δｔｑは結晶化時
間Δｔ２より長いので、記録膜では十分な結晶化が行な
われる。また、記録膜温度は結晶化温度Ｔ　よりわずか
に高い程度に保持されるため、基板に加わる熱的ダメー
ジを極力低減できる。

本実施例においては、発光回数を２回としたが、２回以
上の複数回としても同様の効果が得られるものである。

（実施例２） 実施例１においては、キセノンランプ３による第１の発
光とキセノンランプ１３による第２の発光を等しい入力
パワーで行なったが、第２の発光の入力パワーを第１の
それよりも小さくし、第１の発光を１ｏｏｏ（Ｊ）とし
、第２の発光音８００（Ｊ）として行なっても実施例１
と同等の効果が得られる。

（実施例３） 実施例１では、閃光照射を２回に分割して行なっ几が、
本実施例においては３回に分割して行なうもので、その
装置を第５因に示す。

第１図と同一部分に同一符号を付した第５因において、
１８〜２０はキセノンランプであり、これらキセノンラ
ンプ１８〜２００基本的な駆動回路は、実施例１と同じ
く、前記第２図の駆動回路を用いることができる。

次に、処理アルゴリズムを示す。最初に、実施例１と同
じ基板１６を入力パワー６００（Ｊ）の２個のキセノン
ランプ１８によシ計１２００（、Ｔ　）の入力パワーで
露光する。

次に、キセノンランプ２０による入力パワー９００（Ｊ
）で蕗元し、最後に入力パワー６００（Ｊ）のキセノン
ランプ１９０２個により計１２００（Ｊ）の入力パワー
で露光する。

本実施例は、このように基板の温度分布も考慮し露光を
３分割して行なうものである０本実施例によっても、実
施例１と同等の効果が得られる。

（実施例４） 第６図は本発明の結晶化方法を実施する他の装置を示す
図である。第６図において、３はキセノンランプ、１４
は反射ミラー　１５は石英板、１６はその上に５ｂ４７
Ｓｅ４５Ｂｉ８（原子パーセント）の組成の記録膜を約
ｔ１０ｎｍ形成したポリカーボネート基板であり、その
表面に保護膜として紫外線硬化樹脂（ＳＤ−１０１）が
約２０μｍ塗布硬化されている。また、１７は石英板１
５と基板１６との間に配設したフィルタであり、このフ
ィルタ１７は記録膜よりも結晶化温度の高い５ｂ４８Ｓ
ｓ４８Ｂｉ４（原子パーセント）である、この装置のキ
セノンランプ３の動作は、前記第１図に示したものと同
じであり、このキセノンランプ３の出力エネルギも実施
例１と同様に１／２ＣＶ２を目安としている。

つぎに、この装置による結晶化方法について説明する。

いま、ランプ入力パワーを３ａａａ（Ｊ　）として、単
発元露元全行うと、第７図に示すように、フィルタ１７
のない場合の時間対記録膜温度の関係は特性１０のよう
に、記録膜温度がきわめて高くなって、基板１６に熱的
ダメージを与えることになる。

しかし、フィルタ１７が、友とえば温度Ｔａによシ加熱
時間Δｔｂで結晶化したとすると１時間対記録膜温度の
関係は特性１２のようになる。

この結果、結晶化温度Ｔ　以上の保持時間Δｔｃを確保
したまま、記録膜温度の最高到達温度を低下させる。す
なわち、結晶化したフィルタ１７による光線透過率の低
下によって、記録膜に付与されるエネルギが斜線を施こ
し念分だけ削減され、基板１６の熱的ダメージを押え、
記録膜の十分な結晶化を行うことができる。

（比較例１） 実施例４において、フィルタ１７を取り除き、キセノン
ランプ６の入力パワーを実施例４と同じ３０００（Ｊ　
）で発光させた場合、記録膜は充分結晶化したにもかか
わらず、基板に対する熱的ダメージは増加し、基板に大
きな反りを生じ友。

（実施例５） 第８図は、本発明の結晶化方法を実施する他の装置を示
すもので、３は高出力のキセノンランプ、１４は反射ミ
ラー　１５は石英板、１６はその上に５ｂ４７Ｓｅ４５
Ｂｉ８（原子パーセント）の組成の記録膜を形成し念ポ
リカーボネート基版である。

この基板１６には、保護膜として紫外線硬化樹脂（ＳＤ
−３０１）を約２０μｍ形成し、これに紫外線硬化装置
により、紫外線を５秒照射するものである。この保護膜
は紫外線５０秒照射で完全に硬化し、５秒照射では未硬
化層が存在する。

そこで、８ｇ１図に示す装置を用いて、キセノンランプ
６を入力パワー１５００（Ｊ）で閃光させ、第９図に示
す時間対発光強度の特性の元ビームエネルギを付与する
と、この光ビームエネルギヲ受けて保護膜が硬化する。

このため１時間対記録膜温度の特性は第１０図に示すよ
うに、結晶化温度Ｔ工に達した後の温度傾斜を低く押え
ることができる。この結果、記録膜は十分に結晶化し、
かつ、基板への熱的ダメージを確実に防止することがで
きる。

なお、上記の結晶化温度Ｔｘに達した後の温度傾斜は、
記録膜の比熱、熱伝導率および記録膜に接する材料の熱
伝導率、比熱などにより決定できる。

（比較例２） 実施例５における、保護膜としての紫外線硬化樹脂を紫
外線を３０秒間照射し完全に硬化させたものに、入力パ
ワー１５００（Ｊ　）で閃光を照射し之ところ、記録膜
は充分に結晶化できなかった。

（実施例６） 本実施例で用いる結晶化装置は、実施例５と同じ装置で
ある。ただし、５ｂ４７Ｓｅ４５Ｂｉ８　（原子パーセ
ント）の組成の記録膜を形成したポリカーボネート基板
には、保護膜として紫外線硬化樹脂（ＳＤ−３０１，大
日本インキ製）が約２０μｍ塗布硬化されている。

第１１図は実施例６の結晶化装置におけるキセノンラン
プの駆動回路であり、その動作は第２図に示した駆動回
路と基本的に同じであるが、異なる点は４個のメインコ
ンデンサＣａ　−Ｃｄが、それぞれシリーズにスイッチ
ＳＷ１〜４を介して互いに並列に′ＩＩＬ＃接続端子０
．１０２間に接続されている点である。

まず、スイッチＳＷ１〜４ｔ−全てオン状態にして、充
電回路（図示せず）でメインコンデンサＣａ、Ｃｂ、０
ｃｔｃｄを充電する。充電終了後。

スイッチＳＷ１〜４は全てオフ状態とする。

次に、スイッチ回路７よりゲート回路に信号を送り、サ
イリスタＳをオンさせ、コンデンサＣ２を放電させ、ト
リガ電極６に高電圧を肪起させる。

これにより、ランプ内の抵抗値は低下する。

このとき、まず、スイッチＳＷ１を閉じてメインコンデ
ンサＣａの充ｔａ圧を放出する。次に、スイッチ５Ｗ１
ｔ−開くと同時にスイッチＳＷ２を閉じ、メインコンデ
ンサｃｂの充電゛題圧を、次に、スイッチＳＷ２を開く
と同時にスイッチＳＷ３を閉じ、メインコンデンサＧｏ
の充電電圧を、次に、スイッチＳＷ３を開き同時にスイ
ッチＳＷ４を閉じて、メインコンデンサＣｄの充電電圧
を放出し、キセノンランプを発行させる。

この様子を第１２図に示す、第１２図において、縦軸は
発光強度であり、横軸は時間である。２１〜２４はメイ
ンコンデンサＣａ−Ｃｄが放゛尾したことによる発光時
間である。

また、このような発光プロファイルをもつ閃光を照射し
た場合の記録膜温度を第１３図に示す。

第１３図に示すように、最高到達温度を抑圧すると同時
に、波形のすその幅が広がり、良好な結晶化が行なえる
。

本実施例においては、メインコンデンサＣＡ〜Ｃｄの容
量をＣａ＝Ｃｂ＝ｃ　ｏ＝ｃ：ｄ＝１２．５ｍＦ’。

また、印加°磁圧を５６７ｖとし、メインコンデンサＣ
ａ、Ｃｂ、Ｃｃをそれぞれα０５ｍ５ｅｏで放電させ次
、これら条件により結晶化は充分に行われ、基板の熱的
ダメージも生じなかつ友。

（実施例７） 実施例６において、各コンデンサに蓄えるエネルギーＥ
ｆ（１／２ＣＶ２．Ｃ＝：容量、ｖ＝印加電圧）とする
ことによっても、実施例６と同等の効果が得られる。

すなわち、実施例６と同じ、第１１図に示すキセノンラ
ンプの駆動回路を用い、各コンデンサＣａ−Ｃｄの容量
をＣａ＝１２．５　ｍＦ　、　Ｃｂ＝１０ｍ　Ｆ’　＋
　Ｃｃ　＝　７．５　ｒｎ　Ｆ　＋　Ｃｄ　：　５　ｍ
　Ｆとし、実施例６と同様なアルゴリズムにより結晶化
を行なったところ、実施例６と同等の効果が得られた。

以上、本発明による７つの実施例は、追記型相変化ディ
スクに関して述べたが、これら実施例は書換え可能な相
変化ディスクについても適用できることは言うまでもな
い。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、閃光
照射による記録膜の最高到達温度を抑制でき、かつ、記
録膜の結晶化温度以上での保持時間を長くできるので、
記録膜の結晶化を良好に行なえ、かつ、基板の熱的ダメ
ージを低減できるという効果がある３、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の結晶化方法を実施する装置をの時間対
発光強度の特性図、第４図は第１ｒｇＮｗによる時間対
記録膜温度の特性図、第５図は本発明の結晶化方法を実
施する装！ｔｔ−示す横断面図。 第６図は本発明の結晶化方法を実施する装置の他の例を
示す横断面図、第７図は第６ノ協直によるキセノンラン
プの時間対発光強度の特性図、第８図は本発明の結晶化
方法を実施する装置を示す横温度の特性図、第１０囚は
第８鹸ｉ置による時間対記録膜温度の特性図、第１１因
はキセノンランプの駆動回路図、第１２図は第１１図に
示す駆動回路で閃光させたキセノンランプの時間対発光
強度の特性図、第１３図は第１２図の特性に基づく時間
対記録膜温度の特性図、第１４図は従来の結晶化方法を
説明するためのキセノンランプの閃光による時間対記録
膜温度の特性図である。 ３．１３．１８〜２０・・・・・・キセノンランプ、１
６・・・・・・記録媒体、 １７・・・・・・フィルタ。 第　１　図 ｈ 第２Ｌ￥１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成した記録膜に照射する閃光ランプによ
   る光ビームエネルギを、上記記録膜を結晶化温度よりわ
   ずかに高い温度に加熱し、該加熱状態を結晶化時間以上
   の間保持するように制御することを特徴とする光学的情
   報記録媒体の結晶化方法。 ２、基板上に形成した記録膜に照射する複数個の閃光ラ
   ンプと、前記各閃光ランプを順次時間的にずらせて発光
   させるランプ駆動回路とを備えた光学的情報記録媒体の
   結晶化装置。 ３、基板上に形成した記録膜に光ビームエネルギを照射
   する閃光ランプと、前記閃光ランプを発光させるランプ
   駆動回路と、前記閃光ランプの前部に配設した透過率の
   低下するフィルタとを備えた光学的情報記録媒体の結晶
   化装置。 ４、基板上に形成した記録膜に光ビームエネルギを照射
   する閃光ランプと、前記基板上に施した未硬化の紫外線
   硬化樹脂と、前記閃光ランプを発光させるランプ駆動回
   路とを備えた光学的情報記録媒体の結晶化装置。