JPH11144336A

JPH11144336A - 記録媒体の初期化方法

Info

Publication number: JPH11144336A
Application number: JP9305910A
Authority: JP
Inventors: Masatsugu Ogawa; 雅嗣小川
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-28
Also published as: US6094405A

Abstract

(57)【要約】【課題】初期化直後の相変化記録膜の結晶状態と、数
十回記録および消去を行った後の相変化記録膜媒体の結
晶状態が同様となり、かつ効率的である記録媒体の初期
化方法を提案すること。【解決手段】当該相変化記録膜が溶融するパワーレベ
ルと結晶化するパワーレベルのレーザ光を交互に照射す
る工程と、最後に相変化記録膜が結晶化するパワーレベ
ルのレーザ光を照射する工程からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体の初期化
方法に係り、特に、高密度記録を目的とした相変化型の
記録媒体の初期化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、相変化型の記録媒体の初期化
方法としては、以下のようなものがあった。即ち、相変
化型の記録媒体は、記録膜として結晶状態とアモルファ
ス（非晶質）状態が可逆的に存在することができる材料
を使用する。そして、結晶状態とアモルファス状態の光
の反射率差を信号として検出するように構成された光学
式の記録媒体である。

【０００３】一般的に、相変化型の記録材料としては、
カルコゲナイド系材料であるＧｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂ
Ｔｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴｅ系、ＡｓＴｅＧｅ系、Ｔ
ｅＯｘ−ＧｅＳｎ系、ＴｅＳｅＳｎ系、ＳｂＳｅＢｉ
系、ＢｉＳｅＧｅ系、ＡｇＩｎＳｂＴｅ系などが使用さ
れる。そして、これらの材料をアクリル樹脂やポリカー
ボネート樹脂等からなる基板に成膜することにより記録
媒体が形成される。しかしながら、記録媒体の製造直後
は、成膜された記録材料の全体がアモルファス状態とな
っている。

【０００４】この成膜直後のアモルファス状態は、不安
定なアモルファス状態であり、また、光の反射率も低
い。このため、フォーカスサーボ及びトラックサーボを
行うことが困難である。この問題を改善するために、記
録媒体に対して初期化というプロセスを施し、記録膜全
体を結晶化させる必要がある。

【０００５】一般的に使用されている初期化の方法は、
レーザ光を照射することによって相変化記録膜が溶融す
る温度まで上昇させ、その後、ある程度の時間をかけて
冷却することで結晶化させるというものである。この初
期化のプロセスは、相変化記録膜の以後の特性を決める
上で非常に重要なプロセスである。なぜなら、初期化の
仕方によって、その後の相変化記録膜の特性が大きく変
化するからである。

【０００６】従来行われている初期化の方法としては、
ある一定のパワーレベルのレーザ光を、相変化記録膜に
照射して初期化を行っている。この方法によって初期化
された相変化記録膜の結晶状態というものは、実際の記
録媒体再生装置上で記録、消去された場合の結晶状態と
多少異なることが知られている。実際に記録、消去が行
われた相変化記録膜は、加熱、冷却が繰り返されている
からである。

【０００７】図４は、従来の記録媒体の初期化方法にお
いて使用されるレーザ光のパワーレベルを示す図であ
る。横軸は時間を示している。この図から判るように、
レーザ光のパワーレベルは一定である。また、レーザ光
を照射する装置としては、図５に示すようなものを使用
している。これは、情報再生に使用するものと共通であ
る。具体的には、スピンドルモータでディスク状の記録
媒体を回転させながら、記録媒体の内周から外周へ向か
って、若しくは外周から内周へ向かってレーザ光を移動
させ、連続的に初期化を行う。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、初期化
直後の相変化記録膜と数度の記録・消去が行われた相変
化記録膜の結晶状態が相互に異なる場合には、相変化記
録膜の光学的特性の相違が生じる。初期化直後の相変化
記録膜と数十回オーバーライト（記録および消去）を行
った記録媒体では、光学的特性が異なってしまう。

【０００９】このような現象に関して改善を試みた発明
も提案されている。特開平４−３６６４２４号公報に
は、以下の発明が開示されている。即ち、この発明で
は、相変化記録膜に対してある一定のパワーレベルのレ
ーザ光を照射し、レーザースポットが照射された部分を
結晶状態とする。そして、そのレーザ光の記録媒体上で
の位置を徐々にずらして初期化を行う。その際、比較的
結晶粒径の大きい溶融結晶のみが残るように初期化を行
うものである。

【００１０】この溶融結晶は、実際の記録媒体再生装置
で情報の記録・消去をした場合に形成される結晶状態に
近く、上記のような問題の発生を防ぐことができる。し
かしながら、この方法は、レーザ光のビームスポットの
一部分のみを相変化記録膜の初期化のために使用してい
るため、記録媒体全体を初期化するのに非常に時間がか
かる、という不都合を生じていた。

【００１１】また、別の初期化の方法として、照射する
レーザ光のパワーレベルをパルス的に変化させ、このパ
ルス状のレーザ光で初期化を行うという内容の発明が、
特開平６−１２６７０号公報に開示されている。しかし
ながら、この従来例にかかる初期化方法では、１トラッ
クごとにしか初期化を行うことができず、初期化を行う
ために多大な時間が必要となる。また、この従来例で
は、記録媒体の相変化記録膜に予め基準信号を形成して
いなければならず、前提条件が必要となる非常に限定的
なものである。

【００１２】また、特開平４−１０２２２８号公報に
も、照射するレーザ光のパワーをパルス状に変化させ、
このレーザ光によって初期化を行う、という発明が提案
されている。この発明は、以下に示すように、フォーカ
スサーボとトラックサーボを容易にするためのものであ
る。上記したように、一般的に、初期化直後の媒体全体
は結晶状態になっているが、この結晶状態は実際の記録
媒体再生装置で信号が記録されたときの平均的な反射光
量とは異なる反射光量となっている。

【００１３】この現象は、既に述べたように、フォーカ
スサーボおよびトラックサーボには多少負荷をかける結
果となる。そこで、当該従来例では、予め媒体に記録信
号と同等の記録マークを書き込んでおき、実際の記録媒
体再生装置で記録信号が記録されたときの平均的な反射
光量との違いをなくし、フォーカスサーボおよびトラッ
クサーボを良好に機能させようとするものである。

【００１４】したがって、このような効果を得ようとす
れば、１トラックごとに初期化を行わざるを得ず、この
初期化方法も多大な時間を必要とする。また、この従来
例では、記録媒体を複数回転させて、パルス状のレーザ
光の照射を同じ場所に繰り返し行うという方法を採用し
ていない。このため、初期化後の結晶状態が実際の記録
媒体再生装置で数十回オーバライトした後の結晶状態と
相違するという現象を改善することができない。

【００１５】

【発明の目的】本発明は、上記した従来例の有する不都
合を改善し、特に、初期化直後の相変化記録膜の結晶状
態と、数十回記録および消去を行った後の相変化記録膜
媒体の結晶状態が同様となり、かつ効率的である記録媒
体の初期化方法を提案することを、その目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、相変化記録膜に対し、当該相変化記録膜が溶融する
パワーレベルと結晶化するパワーレベルのレーザ光を交
互に照射する工程と、最後に相変化記録膜が結晶化する
パワーレベルのレーザ光を照射する工程からなる初期化
方法、という方法を採っている。

【００１７】以上のように、予め相変化記録膜に対し、
相変化記録膜が溶融するパワーレベルと結晶化するパワ
ーレベルが交互に現れるパルス状のレーザ光を照射する
ことで、擬似的に情報の記録・消去が行われた結晶状態
と同様となる。従って、この方法で初期化された記録媒
体は、最初から安定した性能を発揮する。

【００１８】請求項２記載の発明では、レーザ光を交互
に照射する工程を複数回行うという方法を採り、その他
の構成は請求項１記載の発明と同様である。

【００１９】請求項３記載の発明では、レーザ光は、記
録媒体の半径方向の長さが複数のトラックにわたる形状
であるという方法を採り、その他の構成は請求項１又は
２記載の発明と同様である。

【００２０】請求項４記載の発明では、初期化に際しレ
ーザ光を、記録媒体が１周する毎にレーザ光の半径方法
の長さの半分の距離だけ移動させるという方法を採り、
その他の構成は請求項３記載の発明と同様である。

【００２１】請求項５記載の発明では、パワーレベルの
異なるレーザ光を交互に照射する工程において、パワー
レベルの変化の周期を１００ｎｓから１μｓとするとい
う方法を採り、その他の構成は請求項１，２，３又は４
記載の発明と同様である。

【００２２】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態について、図
面を参照して以下に詳細に説明する。

【００２３】本実施形態に用いた相変化型の記録媒体Ｄ
の基本的な構成は、図２に示したとおりである。即ち、
基板４の表面に誘電体膜２が形成されると共に、この誘
電体膜２の表面に相変化記録膜１が形成される。更に、
相変化記録膜１の表面に誘電体膜３が形成されている。
基板４は、一般的に、アクリル樹脂、ポリカーボネート
樹脂、エポキシ樹脂、スチレン樹脂又はガラス等によっ
て、ディスク状若しくはカード状に形成される。基板４
は、樹脂等が被覆されているものを用いてもよい。

【００２４】相変化記録膜１は、レーザ光の照射により
溶融状態と結晶状態とが可逆的に生じる材料から構成さ
れている。具体的には、カルコゲナイド系材料であるＧ
ｅＳｂＴｅ系、ＩｎＳｂＴｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴｅ
系、ＡｓＴｅＧｅ系、ＴｅＯｘ−ＧｅＳｎ系、ＴｅＳｅ
Ｓｎ系、ＳｂＳｅＢｉ系、ＢｉＳｅＧｅ系、ＡｇＩｎＳ
ｂＴｅ系の相変化材料が使用される。相変化記録膜１
は、真空蒸着やスパッタリング法によって形成される
が、特にこれらの方法に限定されるものではない。

【００２５】図４では、基板４の上に二つの誘電体膜
２，３と相変化記録膜１しか示されていないが、相変化
記録膜１の上の誘電体膜３（基板４から最も遠い誘電体
膜）のうえに、所定の反射膜等を形成してもかまわな
い。この反射膜を形成する場合には、Ａｌ、ＡｌＴｉ等
の材料を用いることが好ましい。

【００２６】照射するレーザ光のパワーレベルは、図１
（ａ）に示すように、パルス状となっている。このレー
ザ光のパワーレベルは、それぞれレベルＰ１およびＰ２
を有する。ここで、Ｐ１は相変化記録膜１が結晶化する
温度である。一方、Ｐ２は、相変化記録膜１が溶融する
温度である。このようなパルス状のパワーレベルの照射
の仕方は、実際の記録媒体再生装置での記録・消去状態
に近い。このため、直前にＰ２が照射された部分付近以
外は、相変化記録膜１に形成される結晶が実際の記録媒
体再生装置で数十回にわたってオーバーライトされた後
の結晶状態とほぼ同じになる。

【００２７】即ち、相変化記録膜１の同一の部分に、少
なくとも１回ずつパワーレベルＰ１及びＰ２が照射され
るようにすれば、直前にＰ２が照射された部分付近以外
は、相変化記録膜１のほぼ全体が所望の結晶状態にな
る。これは、擬似的に数度の加熱及び冷却を繰り返すこ
とで、相変化記録膜１の結晶状態が、記録媒体Ｄを製造
した直後の結晶状態異なることを意味する。

【００２８】このままの状態でも記録媒体Ｄを使用する
ことは可能である。しかし、更に、図１（ｂ）に示すよ
うに、パワーレベルＰ１のみのパルス状のレーザ光を照
射することで、以下のような有利な効果を生じる。即
ち、パワーレベルＰ１及びＰ２のレーザ光のパルス状の
照射で繰り返し初期化を行った後に、Ｐ１レベルのみを
照射する初期化を続けて行えば、相変化記録膜１の内の
直前にＰ２が照射されアモルファスであった部分も、情
報の記録に最適な結晶状態に変えることができる。

【００２９】また、本実施形態の初期化に用いるレーザ
光は、そのスポット形状が楕円形となっている。具体的
には、ディスク状の記録媒体Ｄの半径方向に長く、接線
方向に短い形状である。尚、具体的な形状はこれに限定
されるものではなく、円形のレーザ光でもよい。

【００３０】本発明を用いれば、１トラックの幅の１０
０倍程度の径を持つ光ビームも使用することができ、初
期化に要する時間を大きく低減することができる。即
ち、初期化後の結晶状態を、実際に数十回オーバライト
した後の結晶状態と同様にする作業を高速に行うことが
できる。

【００３１】これは、記録媒体再生装置の設計の観点か
ら重要なことである。即ち、記録媒体再生装置が記録
（記録・消去）の回数に依存しない安定した性能の記録
媒体Ｄを使用できることになり、ある回数だけ記録・消
去を行った場合に、性能が著しく劣化してしまう等の問
題を未然に防止することができる。

【００３２】具体的な実施例を以下に説明する。先ず、
基板４として、直径１２０ｍｍ、トラックピッチ０．５
６μｍ、基板厚０．６ｍｍのポリカーボネート基板４を
用いた。そして、その基板４に、誘電体膜（干渉膜）２
としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂膜を１６０ｎｍの厚さで形成し
た。さらに、相変化記録膜１として、Ｇｅ₂Ｓｂ₂Ｔｅ₅
膜を１０ｎｍ、誘電体膜（保護膜）３としてＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ₂膜を３２ｎｍを順次成膜した。また、本実施例で
は、保護膜３の上に反射膜としてＡｉＴｉ膜を８０ｎｍ
さらに成膜している。

【００３３】今回使用した初期化装置の装置部は、従来
例として図５に示したものと同様である。即ち、スピン
ドルモータで回転させた記録媒体Ｄにフォーカスサーボ
をかける。そして、レーザ光を照射しながら初期化を行
い、記録媒体Ｄが１周するごとにレーザ光を半径方向に
移動させ、記録媒体Ｄ全体を初期化する。

【００３４】初期化装置のレーザ光のスポット径は、記
録媒体Ｄの接線方向（タンジェンシャル方向）が２μｍ
程度、半径方向（ラジアル方向）が１００μｍ程度のも
のを用いた。また、ディスクの回転数は各半径位置にお
いて、線速が約７．５ｍ／ｓになるように設定した。即
ち、記録媒体Ｄの内周側を初期化する場合にはスピンド
ルモータの回転を高回転に設定し、外周側を初期化する
場合には低回転に設定した。半径方向の移動量は、記録
媒体Ｄが１周するたびに、約５０μｍ（レーザ光の長径
の半分）程度移動するように設定した。従って、特定の
位置は少なくとも２回レーザ光が照射される。

【００３５】今回作成した相変化記録媒体Ｄに関して、
照射するレーザ光は、パワーレベルＰ１として３８０ｍ
Ｗ、パワーレベルＰ２として６００ｍＷで初期化を行っ
た。また、パワーレベルの変化周期は、１００ｎｓから
１μｓの範囲である。これは、実際に情報を書き込む場
合の周期に近く、初期化後の結晶状態が適切なものとな
るからである。パワーレベルがＰ１とＰ２であるパルス
状のレーザ光照射を記録媒体Ｄ全面に３回行った。この
ように、パルス状のレーザ光を複数回にわたって照射す
ることにより、相変化記録膜の特定の一箇所に注目する
と、パワーレベルＰ１とＰ２のレーザ光が複数回照射さ
れることになる。これにより、複数回記録及び消去が行
われた記録媒体Ｄと同様の結晶構造となる。その後、パ
ワーレベルＰ１の一定出力のレーザ光を記録媒体Ｄの全
面に照射して初期化を行った。

【００３６】本実施例では、記録媒体Ｄの全面を数回に
分けてレーザ光を照射して初期化しているが、レーザ光
の記録媒体Ｄに対する一周毎の移動量を、５０μｍと大
きくできる。このため、１トラックずつレーザ光を移動
するような従来の初期化方法に比べ、約１０倍の速さで
初期化が行えることになる。

【００３７】具体的な初期化方法を説明する。ここで
は、記録媒体Ｄの外周部から初期化する方法を説明す
る。先ず、記録媒体Ｄの外周部にレーザ光のスポットが
位置決めされる。そして、相変化記録膜１を結晶化させ
るパワーレベルＰ１と、溶融させるパワーレベルＰ２が
交互に生じるレーザ光が照射される。この時、記録媒体
Ｄは所定の回転数で回転しているので、この回転に伴っ
て記録トラックに結晶化されたマークとアモルファス状
態のマークとが交互に現れる。

【００３８】記録媒体Ｄが１周すると、レーザ光は記録
媒体Ｄの半径方向に移動する。このときの移動量が例え
ばレーザ光のスポット径の半分程度であれば、記録媒体
Ｄの特定の位置はもう一度交互にパワーレベルが変化す
るレーザ光の照射を受ける。従って、前周で形成された
マークをオーバーライトすることとなる。しかし、各周
毎にレーザ光の照射位置を同期させてはいないので、前
周形成されたマークと、今周に形成されたマークとは位
置がずれる。

【００３９】以上のことから、記録媒体Ｄの特定の位置
に注目した場合に、１回の初期化（外周から内周にわた
る）で、同一位置に溶融させるパワーレベルと結晶化す
るパワーレベルのレーザ光が１回づつ照射される場合が
ある。このように、ランダムにパルス状のレーザ光の照
射を行うことにより、記録媒体Ｄ全面について、溶融さ
せるパワーレベルと結晶化させるパワーレベルとを交互
に照射したのと同様の効果を得ることができる。そし
て、最後に、結晶化させるパワーレベルのレーザ光を照
射して初期化を終了する。

【００４０】図３は、記録媒体Ｄを製造して従来の方法
で初期化を行った後の初めての記録、５回オーバライト
した後及び１０回オーバライト後の再生信号レベルの最
大値をｍＶを単位として示す。この最大値は、記録媒体
Ｄの結晶の反射光量に比例する量である。実験による
と、各条件下で反射光量にほとんど変化はみられなかっ
た。

【００４１】これに対して、従来の方法で初期化を行っ
た記録媒体Ｄでは、記録回数によって大きな変化が見ら
れた。初期化に用いたレーザ光のパワーレベルは４３０
ｍＷであり、記録媒体Ｄ全面を１回初期化した。図３に
示すように、記録・消去の回数が増える毎に反射信号レ
ベルも上昇している。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明では、相変化記録膜に対し、当該相変化記録膜が溶融
するパワーレベルと結晶化するパワーレベルのレーザ光
を交互に照射し、最後に相変化記録膜が結晶化するパワ
ーレベルのレーザ光を照射することとした。このため、
擬似的に情報の記録・消去が行われた結晶状態と同様と
なる。従って、この方法で初期化された記録媒体は、最
初から安定した性能を発揮する、という優れた効果を生
じる。

【００４３】請求項２記載の発明では、レーザ光を交互
に照射する工程を複数回行うという点に特徴を有してい
る。このため、記録媒体全体が均一に初期化される、と
いう優れた効果を生じる。

【００４４】請求項３記載の発明では、レーザ光は、記
録媒体の半径方向の長さが複数のトラックにわたる形状
とした。このため、一度のレーザ光照射によって、複数
のトラックを同時に初期化できる、という優れた効果を
生じる。

【００４５】請求項４記載の発明では、初期化に際しレ
ーザ光を、記録媒体が１周する毎にレーザ光の半径方法
の長さの半分の距離だけ移動させることとした。このた
め、１回の初期化動作によって記録媒体の特定の位置は
少なくとも２回レーザ光が照射され、異なるパワーレベ
ルのレーザ光が照射される可能性が向上する、という優
れた効果を生じる。

【００４６】請求項５記載の発明では、パワーレベルの
異なるレーザ光を交互に照射する工程において、パワー
レベルの変化の周期を１００ｎｓから１μｓとした。こ
の周期は、実際に情報が記録される時の周期である。こ
のため、記録媒体を通常の使用状態で記録・消去が行わ
れたのと同様の結晶状態にすることができる、という優
れた効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の初期化で用いるレーザ光のパワーレベ
ルを示す図であり、図１（ａ）は交互にパワーレベルが
変化する場合を示し、図１（ｂ）は最後に結晶化させる
パワーレベルを示す。

【図２】本発明で用いる記録媒体の積層構造を示す断面
図である。

【図３】本発明の初期化方法によって初期化された記録
媒体の特性を説明する図表である。

【図４】従来の初期化方法で使用されているレーザ光の
パワーレベルを示す図である。

【図５】従来の初期化装置を示す図である。

【符号の説明】

１相変化記録膜２誘電体膜（干渉膜）３誘電体膜（保護膜）４基板Ｄ記録媒体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相変化記録膜に対し、当該相変化記録膜
が溶融するパワーレベルと結晶化するパワーレベルのレ
ーザ光を交互に照射する工程と、最後に相変化記録膜が
結晶化するパワーレベルのレーザ光を照射する工程とか
らなることを特徴とする記録媒体の初期化方法。
【請求項２】前記レーザ光を交互に照射する工程を複
数回行うことを特徴とした請求項１記載の記録媒体の初
期化方法。
【請求項３】前記レーザ光は、前記記録媒体の半径方
向の長さが複数のトラックにわたる形状であることを特
徴とした請求項１又は２記載の記録媒体の初期化方法。
【請求項４】初期化に際し前記レーザ光を、前記記録
媒体が１周する毎にレーザ光の前記半径方法の長さの半
分の距離だけ移動させることを特徴とした請求項３記載
の記録媒体の初期化方法。
【請求項５】前記パワーレベルの異なるレーザ光を交
互に照射する工程において、パワーレベルの変化の周期
を１００ｎｓから１μｓとしたことを特徴とする請求項
１，２，３又は４記載の記録媒体の初期化方法。