JPH02210631A - 光学的情報記録媒体の記録膜結晶化方法及び記録膜結晶化装置 - 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、光学的情報記録媒体における記録膜全体を一
括して結晶質状態にするための記録膜結晶化方法及び記
録膜結晶化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における記録膜に情報を記録するに
は、例えば、レーザ光等の光ビームエネルギ等を上記記
＠膜に与えて、記録膜の構造状態を成る構造状態から他
の構造状態へ物理的に変化させることにより行なうこと
ができる。この様な記録膜としては、カルコゲン化物が
知られており、カルコゲン化物は例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。例え
ば、光ビームを上記記録膜に照射し、加熱昇温し徐冷す
ると、記録膜は結晶化し、また、パルス幅の短い光ビー
ムを照射し、急熱急冷すると非晶質状態となる。

ところで、記録膜として上記カルコゲン化物を用いた時
の記録方法には、非晶質状態から結晶質状態に変化させ
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とがある。例えば、１μｍ以
下の短波長記録を行なう時には、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、有利であ
る。しかし、光学的情報記録媒体の製造時には通常、記
録膜は非晶質状態であるため、上記記録万態にしておく
必要がある。

上記の構造変化を生じせしめる方法としては、特公昭４
７−２６８９７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おり１例えば
、電気エネルギ、輻射熱。

閃光ランプの光、レーザ光束のエネルギ等の形における
電磁エネルギの様なビーム状エネルギ、Ｎ。

子線や陽子線の様な粒子線エネルギ等を使用する方法が
ある。

また、上記エネルギを印加する具体的な方法として、例
えば、恒温槽中に光学的情報記録媒体を放置し、媒体全
体を加熱する方法、あるいは、特開昭６１−２０８６４
８号公報に記載のように、加熱と同時に電気エネルギを
印加する方法等が提案されている。しかし、上記方法は
光学的情報記録媒体を１００℃〜１５０’ｃ以上の高温
にさらす必要があり、アクリル樹脂やポリカーボネート
樹脂等のプラスチック基板を用いた光学的情報記録媒体
には、変形の点から適用することが困難であった。さら
に、その他の方法においても、記録膜の全体を一括して
、あらかじめ結晶質状態にしておくための有効な方法に
ついては充分検討されておらず、生産性の良い方法は見
い出されていなかった・ その様な状況の中で１本発明者らは、高出力閃光照射に
より、あらかじめ、記録膜全体を一括して結晶質状態に
できることを発見した。以下、その方法について説明す
る。

第７図は従来の高出力閃光放射装置を概略的に示した断
面図である。第７図において、２は高出力閃光放射ラン
プとしてのキセノンランプ、６は光学的情報記録媒体と
しての光ディスク、７は石英板、８は光線である。

光ディスク６の記録膜は主に半導体レーザ波長域で大き
なエネルギ吸収を得ているために、閃光放射ランプとし
ては、その分光エネルギ分布が半導体レーザ波長である
８３０ｎｍ付近に伸びていることが必要である。その点
、キセノンランプ２は、その分光エネルギ分布が自然光
に近いばかりでなく、そのエネルギ分布は半導体レーザ
波長域まで充分に伸びており、好適なランプである。

第８図に、第７図に示した閃光放射ランプとしてのキセ
ノンランプ２を睡動する娃動回路の一例を示す。第８図
において、Ｃｓはメインコンデンサ、Ｃｍはコンデンサ
、Ｔｒはトランス、Ｒ１゜Ｒ１は抵抗、Ｓはサイリスタ
、１２はスイッチ回路である。

メインコンデンサＣ工は、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。メインコ
ンデンサＣ４の一方の電極は、キセノンランプ２の陽極
９に接続され、他方の電極は陰極１０に接続されている
。スイッチ回路１２より、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にコンデンサＣｚの
放電による電流が流れ、トランスＴｒの昇圧作用により
高電圧がキセノンランプ２のトリが電極１１に印加され
る。これにより、キセノンランプ２内のガスがイオン化
され、内部抵抗が減少し、キセノンランプ２の両極間に
一瞬に放電が行なわれて発光がなされる。この時の発光
時間は０．５ｍ　ｓ　ｅ　ｃ〜２ｍ５ｅｃである。

以上、高出力閃光放射装置について説明した。

次に、光デイスク製造工程の、どこに上記結晶化工程を
挿入するかについて述べる。

第９図に、光デイスク製造工程（レプリカ成形以後）を
示す。

まず、記録膜形成後１３で結晶化を行った。基板はポリ
カーボネート樹脂、記録膜は５ｂ−８ｅ−ＢＬ系である
。記録膜の結晶化温度が１８０℃の光ディスクにおいて
は、記録膜を結晶化させうる閃光放射パワーを用いた場
合、加熱された記録膜からの熱の拡散により、基板の記
録膜との界面が溶融し、記録膜にクラックが生じた。

また、接着膜形成後１６．貼り合わせ後１７においては
、閃光放射パワーが不足し結晶化ができなかった。

保護膜硬化後１５においては、閃光放射後、保護膜の厚
さにより記録膜に亀裂が生じたりした。

このため、保護膜の膜厚を最適化したが、１回の閃光照
射では結晶化できず、複数回の閃光照射が必要となった
。このため、保護膜、基板の記録膜との界面で熱的ダメ
ージが大きくなり、保護膜と記録膜間の密°着性の低下
、基板からの記録膜の剥離といった問題が生じた。また
、同じ理由により基板に大きな反りが生じた。

そこで、これらの問題点を解決するために、閃光照射に
よる一括結晶化の前に、あらかじめ基板を加熱する予備
加熱工程を付加した。これは、閃光照射により加熱され
る記録膜の最高到達温度を引き上げ、かつ記録膜からそ
の両界面への熱拡散を低減させる効果をもち、結果的に
は、予備加熱することにより、しない場合に比べて、よ
り小さな閃光照射パワーで結晶化できる。これにより上
記問題点が解決できる。

ところで、この様な予備加熱を行う手段としては、加熱
炉、白熱燈などが考えられるが、この様な予備加熱手段
を新たに付加することにより、記録膜結晶化装置の大型
化が迫られ問題となる。

なお、この種の結晶化方法及び装置に関して。

特開昭６１−２８３０４９号公報に、記録膜を形成しな
がら間欠的に光照射を行ない結晶化膜を得る方法が記載
されているが、この方法では、光源への記録膜の付着が
考えられ、充分な発光がなされなくなる。従って、量産
に適するスパッタ法による膜形成では、その頻度が高く
量産時に問題となる可能性がある。

また、特開昭６２−２０１５５号公報に、記録膜にフラ
ッシュランプを照射した後、炉内で熱処理し結晶化させ
る方法が記載されているが、これは、フラッシュランプ
を照射することにより微結晶を生じさせ、記録膜の相変
化時の不感時間をなくするもので、しかも、完全な記録
膜全体の一括結晶化は加熱炉内で行うものであり、プラ
スチック基板を用いる時には基板変形が懸念される。

さらに特開昭６２−２５０５３３号公報に、非晶質の記
録膜にフラッシュ露光を行なうことにより結晶化を行な
う方法が記載されている。これについても、同様な検討
を行なったが、特に有機材料からなる基板を用いた場合
には、基板の変形等怜気じ完全な方法とは言えない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来技術においては、予備加熱を行おうとする
場合、記録膜結晶化装置が大型になったり、工程が複雑
になり、量産化に適さなくなったりすると言う問題があ
った。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
新たな工程或いは手段を付加することなく予備加熱を行
って、記録膜の結晶化を行うことのできる記録膜結晶化
方法或いは記録膜結晶化装置を提供゛することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために、本発明では。

基板上に形成された記録膜上に紫外線硬化樹脂を塗布し
、紫外線硬化樹脂に紫外線を含む光を照射して紫外線硬
化樹脂を硬化して成る光学的情報記録媒体に対し、紫外
線硬化樹脂が硬化する際に生じる熱によって記録膜が熱
せられた時に、記録膜に閃光を照射して、記録膜を一括
して結晶質状態に導くようにした。

第１０図に、保護膜硬化用ランプとして一般的に用いら
れる高圧水銀ランプの発光波長と相対強度との関係を示
す。発光波長は紫外領域から可視領域に存在する。これ
を用いて、基板上に形成された記録膜上に塗布された保
護膜（紫外線硬化樹脂）を硬化する場合について述べる
。紫外線で重合し硬化する保護膜は、紫外線を吸収し硬
化すると同時に発熱を伴い、これが第１の発熱となる。

次に、保護膜を透過した可視光は、記録膜で吸収され、
ここで第２の発熱が生じる。この２つの発熱により記録
膜及びその界面の温度は上昇する。

すなわち、閃光を照射して記録膜を結晶化する際、保護
膜硬化時に生じる熱をそのまま予備加熱として利用する
ことにより、予備加熱を行うための新たな工程や手段を
要することなく、良好な結晶化が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の第１の実施例としての記録膜箋ζ化装
置を概略的に示した断面図である。第１図においてｌｃ
Ｌ、ｌｂは高圧水銀ランプ（消費電力２ＫＷ／個）、２
（Ｌ、２ｂ、２ｃは閃光放射ランプとしてのキセノンラ
ンプ、３は反射鏡、４はディスク送りベルト、５は遮光
壁、６はポリカーボネート基板上に、５ｂ−８ｓ−ＢＬ
系記録膜。

保護膜（紫外線硬化樹脂　Ｓ　Ｄ　−３０１，大日本イ
ンキ製）が形成された光ディスクである。

本装置における高出力閃光部は、第７図に示した装置と
基本的に同じであり、その駆動回路は第８図に示″した
如くである。

ここで、高出力閃光放射ランプとしてのキセノンランプ
２の照射光線エネルギＷ　（Ｊ）は、ランプ発光効率η
と、キセノンランプ２に接続されるメインコンデンサＣ
１の容量Ｃ（Ｆ）と、充電電圧Ｖ　（Ｖ）とにより、 Ｗ　＝　ηＸ（１／２）ＣＶ　” で与えられる。発光効率ηはランプによって異なるため
、本実施例ではランプの入力エネルギ１／２ｃ　ｖ　２
を目安としている。

次に、本装置を用いての、結晶化アルゴリズムを述べる
。

保護膜を約２０μｍ塗布した光ディスク６を、ディスク
送りベルト４により、装置内部に搬入する。高圧水銀ラ
ンプ１α、ｌｂは常に点燈しており、光ディスク６をキ
セノンランプ２ｂの直下で３０秒間静止させて保護膜の
硬化を行なう。３０秒経過後、キセノンランプ２ＣＬ、
２ｂ、２ｃにより、同時に各々６００　（Ｊ）で閃光照
射を行ない記録膜を結晶化させる。その後、ディスク送
りベルト４により搬出する。

本実施例で用いる記録膜の組成は５ｂ４７Ｓｅ４５Ｂ　
Ｌ　８であり１本実施例では、その記録膜をスパッタ法
により基板上に約１１００人形成した。

本実施例によれば、１回の閃光照射により結晶化され、
加熱炉等の加熱手段を用いずに有効に予備加熱すること
が可能となり、生産工程の簡略化が図れる。

また、保護膜の硬化時の発熱を利用するため、記録膜部
分のみを効果的に加熱でき、基板の変形。

第２図は本発明の第２の実施例としての記録膜結晶化装
置を概略的に示した断面図である。

第１の実施例においては、高圧水銀ランプ１α。

１ｂとキセノンランプ２（Ｌ、２ｂ、２ｃとを交互に配
置し、ディスク送りベル１−４で光ディスク６を搬送し
、ランプ直下で静止させ、保護膜硬化。

高出力閃光照射による結晶化を行なった。それに対し、
本実施例では、高圧水銀ランプとキセノンランプを別々
に配置している。

第２図′において、１は高圧水銀ランプ（消費電力３Ｋ
Ｗ）、２はキセノンランプ、３は反射鏡。

４はディスク送りベルト、５は遮光壁、６はポリカーボ
ネート基板上ニ５ｂ４７ｓｅ４５Ｂ　Ｌ　８　（原子パ
ーセント）の組成の記録膜が約１１０ｎｍ形成され更に
保護膜（紫外線硬化樹脂、５Ｄ−３０１，大日本インキ
製）が約２０μｍ形成された光ディスクである。

本実施例では、高圧水銀ランプ１直下に３０秒静止させ
、保護膜硬化後、光ディスク６をキセノンランプ２直下
に移動し、１８０．０（Ｊ）の閃光照射パワーで結晶化
させる。本実施例によっても、１回の閃光照射により結
晶化でき、第１の実施例と同等の効果を得た。また、本
実施例によれば、高圧水銀ランプ１とキセノンランプ２
を別々に配置することが可能となるため、各々の発光分
布を最適とすることができる利点がある。

第３図は本発明の第３の実施例としての記録膜結晶化装
置の概略を示した断面図である。第３図において、１，
２，３．６は第２図と同じものであり、キセノンランプ
２の動作及び入力エネルギの定義は第１の実施例と同じ
である。

本装置を用いての結晶化アルゴリズムは、光ディスク６
を保護膜側を高圧水銀ランプ１に向けて３０秒露光し、
光ディスク６を１８０”反転し、６′の位置に移動し、
入力パワー　１ｓｏｏ　（Ｊ）で閃光照射し結晶化を行
なう。

本実施例によっても第２の実施例と同等な効果がある。

第４図は本発明の第４の実施例としての記録膜結晶化装
置を概略的に示した断面図である。第４図において、１
８は赤外線加熱ランプ（消費電力１００Ｗ）である。他
の１〜６は第２図と同じである。

次に、本記録膜結晶化装置の動作を以下述べる。

保護膜の形成された光ディスク６は、高圧水銀ランプ１
と赤外線加熱ランプ１８の下で静止し、２Ｏｒｐｍで回
転する。

その回転機構を第５図（α）、（ｂ）に示す。

第５図において、４はディスク送りベルト、６は光ディ
ズク、１９は回転テーブルである。

光ディスク６は、回転テーブル１９上で停止し、次にデ
ィスク送りベルト４が下方に移動し、回転テーブル１９
上に光ディスク６は支持され１回転する。光ディスク６
は、高圧水銀ランプ１の直下で停止し保護膜硬化を行な
うが、赤外線加熱ランプ１８による加熱むらを防止する
ために回転させるものである。そして、この様に回転す
る光ディスク６に、高圧水銀ランプ光及び赤外線加熱ラ
ンプ光を３０秒照射した後、光ディスク６を高出力、キ
セノンランプ２直下に移動し、入力エネルギ１８００　
（Ｊ）で閃光照射する。

本実施例によっても、第１の実施例と同等の効果が得ら
れ、また、本実施例によれば、高圧水銀ランプ１にコー
ルドミラーを付加し、紫外線を有効に保護膜に照射する
と同時に、赤外線加熱ランプ１８で予備加熱の温度を正
確にコントロールすることが可能となる利点がある。

第６図は本発明の第５の実施例としての記録膜結晶化装
置を概略的に示した断面図である。第６図において、１
８は赤外線加熱ランプであり、１は高圧水銀ランプ（消
費電力３ＫＷ）、２は高出力キセノンランプ、４はディ
スク送りベルト、６はポリカーボネート基板上に５ｂ４
７Ｓｅ４５Ｂ　Ｌ　８　（原子％）の組成の記録膜が約
１１０ｎｍ形成され、更に保護膜（紫外線硬化樹脂、５
Ｄ−３０１，大日本インキ製）が約２０μｍ形成された
光ディスクである。

次に本装置を用いての結晶化アルゴリズムを述べる。ま
ず、光ディスク６には高圧水銀ランプ光が高圧水銀ラン
プ１直下で３０秒照射される。次に、光ディスク６は、
高出力キセノンランプ２直下の６＃の位置に移動するが
、その経路上で赤外線加熱ランプ１８からの赤外光を受
けながら移動する。そして、光ディスク６は、高出力キ
セノンランプ２直下で静止し、入力パワー１８００　（
Ｊ）で閃光が照射され、結晶化が行なわれる。

本実施例によっても、第４の実施例と同等の効果が得ら
れる。

以上１本発明による５つの実施例では、光ディスク６と
して、追記型相変化ディスクを用いるものとして述べた
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〕

本発明によれば、基板上に非晶質薄膜として成膜された
記録膜を、高出力閃光照射により結晶化させる際に、保
護膜硬化後、速やかに高出力閃光照射を行うことにより
、新たな工程或いは手段を付加することなく、予備加熱
を行うことができるので、従来と同じ工程数で生産でき
、装置も大型にならず、良好な光学的情報記録媒体を製
造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を概略的に示した断面図
、第２図は本発明の第２の実施例を概略的に示した断面
図、第３図は本発明の第３の実施例を概略的に示した断
面図、第４図は本発明の第４の実施例を概略的に示した
断面図、第５図（α）は第４の実施例で用いられる光デ
ィスクの回転機構を概略的に示した平面図、第５図（ｂ
）は第５図（ｃＬ）の断面図、第６図は本発明の第５の
実施例を概略的に示した断面図、第７図は従来の高出力
閃光放射装置を概略的に示した断面図、第８図は第７図
のキセノンランプを駆動する駆動回路の一例を示す回路
図、第９図は一般的な光デイスク製造工程を示す工程図
、第１０図は一般的な高圧水銀ランプの発光波長と相対
強度との関係を示す特性図である。 １・・・高圧水銀ランプ。 ２・・・キセノンランプ。 ３・・・反射鏡。 ４・・・ディスク送りベルト。 ５・・・遮光壁。 ６・・・光ディスク。 ＄　１　図 第 閃 第　Ｚ図 第 図 第 図（１ 第５図（ｂ） 第 ？ 聞 第 図 第 閃 ｌｔ：　　亦外未東ＪｒＯ熱フンｒ 第 図 昂 菌 ′Ｌ入 （ｎ＋ｎ　）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に形成された記録膜上に紫外線硬化樹脂を塗
   布し、該紫外線硬化樹脂に紫外線を含む光を照射して該
   紫外線硬化樹脂を硬化して成る光学的情報記録媒体に対
   し、前記紫外線硬化樹脂が硬化する際に生じる熱によっ
   て前記記録膜が熱せられた時に、前記記録膜に閃光を照
   射して、前記記録膜を一括して結晶質状態に導くように
   したことを特徴とする光学的情報記録媒体の記録膜結晶
   化方法。 ２、前記閃光は、前記紫外線硬化樹脂への紫外線を含む
   前記光の照射中或いは照射直後に、前記記録膜に照射す
   ることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報記録媒
   体の記録膜結晶化方法。 ３、紫外線を含む光を発生する第１のランプと、比較的
   高出力にて閃光を発生する第２のランプとを有し、光学
   的情報記録媒体の記録膜上に塗布された紫外線硬化樹脂
   に前記第１のランプによって前記光を照射している最中
   或いは照射した直後に、前記記録膜に前記第２のランプ
   によって前記閃光を照射することにより、前記記録膜を
   一括して結晶質状態に導くことを特徴とする記録膜結晶
   化装置。 ４、赤外線を含む光を発生する第３のランプを設けたこ
   とを特徴とする請求項３に記載の記録膜結晶化装置。