(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶状態と非晶質状態との間で変化することにより情報を書換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体において、
前記情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項２】
前記相変化記録膜に記録された情報の書き換え回数が１回から１００回までの何れの回数においてもジッタが８％以下であることを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録媒体。
【請求項３】
光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初期化する初期化方法において、
前記光学的情報記録媒体を移動させ、
前記移動方向に対して２個以上のピークパワーレベルを有し、該ピーク間の光強度分布を隣り合う２個の光ビームの一部が重なり合うような光強度分布とし、
前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動方向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記録媒体に照射して、
前記光学的情報記録媒体を、情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすようにすることを特徴とする光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項４】
前記光学的情報記録媒体に照射される光ビームの２個以上のピークパワーレベルのうち第１番目に照射される光ビームのピークパワーレベルが第２番目以降のピークパワーレベルよりも低いことを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項５】
前記光学的情報記録媒体に照射される光ビームの２個以上のピークパワーレベルのうち第１番目に照射される光ビームのピークパワーレベルが第２番目以降のピークパワーレベルよりも高く、該第１番目のピークパワーレベルが前記光学的記録媒体の記録膜を溶融するパワーレベル以上であることを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録媒体の初期化方法。
【請求項６】
光ビームを用いて
結晶状態と非晶質状態との間で変化することにより情報を書換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体を初期化する初期化装置において、
上記光学的情報記録媒体を移動させる移動手段と、
前記移動方向に対して２個以上のピークパワーレベルを有し、該ピーク間の光強度分布は隣り合う２個の光ビームの一部が重なり合うような光強度分布であるとともに、前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動方向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記録媒体に照射する照射手段とを備え、
前記光学的情報記録媒体を、情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすようにすることを特徴とする初期化装置。
【請求項７】
前記照射手段は、前記移動方向に沿って少なくとも２つのレーザ光照射手段を有することを特徴とする請求項６記載の初期化装置。
【請求項８】
前記照射手段から照射された光ビームを前記光学的情報記録媒体の移動方向に２以上に分割する光学的分割手段を有することを特徴とする請求項６記載の初期化装置。
【請求項９】
前記各レーザ光照射手段についてレーザパワーを制御する制御手段を設け、該制御手段が前記移動方向に対して２個以上のピークパワーレベルを持つ光ビームとなるように制御することを特徴とする請求項７又は請求項８記載の初期化装置。
【請求項１０】
前記制御手段が前記光学的情報記録媒体に照射される光ビームの２個以上のピークパワーレベルのうち第１番目に照射される光ビームのピークパワーレベルを第２番目以降のピークパワーレベルよりも低くすることを特徴とする請求項９記載の初期化装置。
【請求項１１】
前記制御手段が前記光学的情報記録媒体に照射される光ビームの２個以上のピークパワーレベルのうち第１番目に照射される光ビームのピークパワーレベルが第２番目以降のピークパワーレベルよりも高く、該第１番目のピークパワーレベルが前記光学的記録媒体の記録膜を溶融するパワーレベル以上とすることを特徴とする請求項９記載の初期化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書換可能な記録膜を用いた光学的情報記録媒体、その初期化方法及びその初期化方法を用いた光学的情報装置に関し、特に好適に初期化された光学的情報記録媒体とその媒体を得るための好適な初期化方法及びその初期化方法を用いた光学的情報装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
結晶状態と非晶質状態間とで変化する書換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体は、オーバライト記録が可能な情報記録媒体として注目されている。
【０００３】
上記相変化記録膜は、通常、ポリカーボネート等の樹脂基板上にスパッタリング法で薄膜形成される。その際、相変化記録膜は非晶質であるため、情報を記録するには予め結晶状態にしておく必要がある。この作業を初期化といい、ほとんどの書換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体で行われている。
【０００４】
従来では、この初期化の方法は、フラッシュランプを照射する方法や幅広のレーザビームを照射する方法が行われていた。これらの方法については、特公平８−３９１８号公報、特公平８−７８６６号公報等に示されている。
【０００５】
また、オーバライト記録は一つのプロセスで情報の消去と記録ができるために、情報の高速記録には必須となっている。オーバライト記録については、たとえば特開平３−１１６５２８号公報に示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、特公平８−７８６６号公報記載の幅広のレーザービームを用いて初期化（結晶化）を行うと、オーバライト記録後にジッタが上昇し、情報の記録再生が良好にできなくなるという点については配慮がなされていなかった。
【０００７】
ここで、ジッタとは記録再生後の信号品質を示すもので、再生信号の時間軸変動分を再生クロックで規格化したものである。図１５により、ジッタについて簡単に説明する。図１５（ａ）は記録マークを示したものであり、記録マーク１５１に添って光スポット（図示せず）を走査したときの再生波形を図１５（ｂ）に示した。再生波形は、ディスク回転変動や記録マークの不均一性などのさまざまな変動要因により、波形曲線１５２や１５３のようにばらつきが生じる。これらの波形を中心線１５４でスライスし２値化信号を得ると図１５（ｃ）に示すように時間軸ｔ方向に変動となって現れる。この変動分がジッタ量であり、この時間変動分を基準クロックの時間で規格化しパーセント表示したものが、ジッタである。基準クロックをもとに上記２値化データの再生を行うため、ジッタが大きいとデータエラーの確率が大きくなる。良好な記録再生を行うためには、このジッタは、通常、８％以下であることが望ましい。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するものであり、オーバライト記録後にもジッタ上昇が少なく、情報の良好な記録再生を可能とする光学的情報記録媒体を提供することを第１目的とする。
【０００９】
また、第１目的の光学的情報記録媒体を実現するために好適な初期化方法を提供することを第２目的とする。
【００１０】
さらに、第２目的の初期化方法を実現するために好適な初期化装置を提供することを第３目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の第１目的を達成するために、本発明は、結晶状態と非晶質状態との間で変化することにより情報を書換可能な相変化記録膜を用いた光学的情報記録媒体において、前記情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすものである。
【００１２】
また、上記の第２目的を達成するために、本発明は、光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初期化する初期化方法において、前記光学的情報記録媒体を移動させ、前記移動方向に対して２個以上のピークパワーレベルを有し、該ピーク間の光強度分布を隣り合う２個の光ビームの一部が重なり合うような光強度分布とし、前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動方向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記録媒体に照射して、前記光学的情報記録媒体を、情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすようにするものである。ここで、光学的情報記録媒体に照射される光ビームの２個以上のピークパワーレベルのうち第１番目に照射される光ビームのピークパワーレベルを第２番目以降よりも低いパワーレベルとすると好ましい。また、第１番目に光学的情報記録媒体に照射されるピークパワーレベルを第２番目以降よりも高いパワーレベルとし、かつ第１番目のパワーレベルが上記記録膜を溶融するパワーレベル以上としてもよい。
【００１３】
さらに、上記の第３目的を達成するために、本発明は、光ビームを用いて光学的情報記録媒体を初期化する光学的情報装置において、上記光学的情報記録媒体を移動させる移動手段と、前記移動方向に対して２個以上のピークパワーレベルを有し、該ピーク間の光強度分布は隣り合う２個の光ビームの一部が重なり合うような光強度分布であるとともに、前記移動方向に対して直角方向のビーム幅が前記移動方向のビーム幅よりも広い光ビームを前記光学的情報記録媒体に照射する照射手段とを備え、前記光学的情報記録媒体を、情報を１０００回書き換えた後の結晶粒径の平均値をＡとし、初期化後の結晶粒径の平均値をＢとして、１．２≦Ａ／Ｂ≦２の関係を満たすようにするものである。
【００１４】
なお、本発明は、上記課題についてその原因究明を行い、その結果上記解決手段をとることとしたものである。以下、上記課題および第１、第２の目的に対する解決手段を詳しく説明する。
【００１５】
ここで、結晶状態と非晶質状態間とで変化する書換可能な相変化記録膜用いた光学的情報記録媒体にはディスク状のものやカード状のものがあるが、以下ではディスク状のものについて説明することとし、これを光ディスクと総称する。
【００１６】
特公平８−７８６６号公報記載の幅広のレーザービームとして、図２に示すようにディスクの径方向に長くディスクの回転方向に短い形状とのレーザビームを用い、光ディスクを回転させながらその幅広ビームを照射し、初期化を行った。この光ディスクを用い、オーバライト記録を多数回行った時のジッタの変化は図３のようになった。すなわち、オーバライト記録１００回以下でジッタが８％以上となるところがある。これは、良好な記録再生が行えるジッタ値である８％をこえてしまい、大きな問題である。一方、１００回以上のオーバライト記録では、ジッタ８％以下を満足しているため、１００回までのジッタ増加を防止すれば１０万回書き換え後も良好な記録再生が可能である。
【００１７】
本願発明者らは、オーバライト記録１００回以下でジッタが８％以上となる原因を把握するために、１０回オーバライト記録後と１０００回オーバライト記録後について上記光ディスクの記録膜のＴＥＭ（透過電子線顕微鏡）観察を行い、結晶状態の分析を行った。その結果、１０回オーバライト記録後と１０００回オーバライト記録後では結晶粒径が大きく異なっていることを見い出した。これを模式的に示したのが図４である。すなわち、１０回オーバライト記録後の結晶粒径は大きく、１０００回オーバライト記録後の結晶粒径は細かくなっている。この結晶粒径の違いが、オーバライト記録のジッタ変化に影響していると考え、初期化後に結晶粒径の小さな結晶状態を得る方法について検討した。
【００１８】
結晶成長には、結晶核生成過程と結晶成長過程があり、図５の様に各々の速度は温度によって異なっている。このことから、結晶粒径の小さな結晶を作るには、核生成速度の大きな温度に長時間保ち、結晶成長速度の大きな温度にはあまり長い時間さらさないことが必要である。こうすることで、小さな粒径の結晶を全体にまんべんなく形成することができる。ただし、核生成速度の大きな温度範囲だけに保持すると、初期化時の結晶粒径が細かすぎて１０００回オーバライト後のような良好な結晶粒径を得ることはできなくなってしまう。
【００１９】
そこで、幅広ビームを照射しただけでは、上記の温度状態を得ることはできないので、本発明では、ディスク回転方向に対して２個以上のピークパワーレベルを持つ幅広ビームを照射して初期化することとした。これにより、上記ピークパワーレベルを結晶成長速度の大きな温度範囲を得るためのレベルとし、ピークパワーレベルの間のレベルを核生成速度の大きな温度を得るレベルとするものである。その結果、初期化後において１０００回オーバライト記録後と同等の結晶粒径の結晶状態を得ることができる。
【００２０】
以上を簡単にまとめると、初期化後の結晶状態の結晶粒径と１０００回以上書き換えた後の結晶状態の結晶粒径をほぼ等しくした光ディスクにより、上記第２の目的は達成され、また、光ディスクの初期化方法において、該ディスクを回転させ、該回転方向に対して直角方向に幅広であり、かつ該回転方向に対し２個以上のピークパワーレベルを持つ光ビームを照射することで、上記第２の目的は達成されることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
【００２２】
図６は本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の断面を示すものである。図６において、１はポリカーボネートよりなる樹脂基板、２はＺｎＳ−ＳｉＯ２よりなる透明な保護兼干渉層、３はＡｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅよりなる相変化記録膜、４はＺｎＳ−ＳｉＯ２よりなる透明な保護兼干渉層、５はＡｌ−Ｔｉよりなる反射層、６は紫外線硬化樹脂よりなる保護層である。
【００２３】
図７は、本発明の実施の形態の光学的情報装置のブロック図である。１１は光ディスク、１２はディスク回転モータ、１３はモータ制御回路、１４は光ヘッド、１５はレーザ制御回路、１６はフォーカス制御回路、１７はスライダモータ、１８はスライダモータ制御回路、１９はシステムコントローラである。
【００２４】
図１は、上記光ヘッド１４の構造の一部を示す部分図である。図１において（ａ）はディスク径方向のビームを示す図、（ｂ）はディスク回転方向のビームを示す図である。３０はレーザソース、３１はコリメートレンズ、３２は集光レンズである。レーザソース３０は、２個の半導体レーザアレイ３４ａおよび３４ｂからなり、半導体レーザアレイ３４ａは複数の半導体レーザ３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅよりなっている。半導体レーザアレイ３５ａも３４ａと同様に複数の半導体レーザよりなっている。レーザソース３０から出射された複数のレーザビームは図１に示すように、コリメートレンズ３１で平行光にされ、さらに集光レンズ３２で集光され記録膜に照射される。
【００２５】
記録膜３上に集光されたビーム形状を図８に示す。半導体レーザアレイから出射されたビームは図８（ａ）に示すようにディスク径方向では幅広の光強度分布になる。また、２個の半導体レーザアレイから出射されたビームは図８（ｂ）に示すようにディスク回転方向では２つのピークを持った光強度分布になる。すなわち、上記２個の半導体レーザアレイから出射された光ビームは曲線３５、３６に対応するから、これらが合成され曲線３７の様な光強度分布になる。
【００２６】
図９には、光ディスク１１と上記レーザビームの相対位置関係を示した。
【００２７】
次に、上記光学的情報装置を用いて、図７を参照しながら光ディスク１１を初期化する方法を示す。
【００２８】
光ディスク１１をモータ１２にセットしたのち、システムコントローラ１９から線速度一定で回転させる制御信号をモータ制御回路１３に送り、ディスクを８ｍ／ｓの速度になるようにＣＬＶ（回転速度一定）回転させる。次にスライダモータ１７を駆動させ光ヘッド１４を所定の位置まで移動させる。レーザ制御回路により光ヘッドのレーザを発光させ、光ディスク１１からの戻り光を検出し（検出器は図示せず）、該信号をもとにフォーカス制御回路１６を働かせ、上記光ビームを光ディスク１１に正確に集光させる。この時のディスク１１と上記光ビーム４０の位置関係は図１０の様になる。
【００２９】
初期化に当たっては、レーザパワーを初期化パワー５００ｍＷまで増大させ、スライダモーターで光ヘッド１４を徐々にディスク外周側に移動させてディスク全体を初期化する。
【００３０】
初期化の際に、光ディスク１１にはディスク回転方向に図８（ｂ）のような２つのピークを持った光強度分布のビームが照射される。このときピークパワーレベル照射時には結晶成長速度の大きな温度となり、ピークパワーレベルの間では核生成速度の大きな温度となる。その結果、初期化後において１０００回オーバライト記録後と同等の結晶粒径の結晶状態を得ることができた。
【００３１】
これを確認するために、ジッタとオーバライト記録回数の関係を測定した結果、図１０の様に１００回以下のジッタは８％以下となった。
【００３２】
さらに、初期化条件を変えて検討を行った結果を図１６に示す。ここでは、レーザ照射パワーと初期化後及び１０００回書換後の結晶粒径、１０００回書き換える間のジッタの最大値を示した。
【００３３】
照射パワーの低い時には、初期化後の結晶粒径が小さく、照射パワーを大きくするに従い結晶粒径は大きくなる。一方、１０００回書換後の結晶粒径は初期化時の照射パワーによらずほとんど同じである。また、ジッタの最大値が、８％以下となるのは照射パワー４００ｍＷと５００ｍＷであった。
【００３４】
本発明の他の実施の形態を図１１を用いて説明する。
【００３５】
図１１は、上記２個のピークパワーレベルのうち上記媒体移動方向に対して第１番目に上記媒体に照射される第１のピークのパワーレベルが第２のピークよりも低いパワーレベルにした場合の光強度分布を示した図である。これは、図１に示した光ヘッドを用い、半導体レーザアレイ３４ａを２００ｍＷの出力パワーがでるように発光させ、半導体レーザアレイ３４ｂを２５０ｍＷの出力パワーがでるように発光させたものである。
【００３６】
この実施の形態によれば、第１のピークを低くすることで、核生成時間を長くしてその後、第２のピークの温度で結晶成長速度をはやめることができ、結晶粒径のコントロールがしやすくなる利点がある。
【００３７】
本発明の他の実施の形態を図１２を用いて説明する。
【００３８】
図１２は、上記２個以上のピークパワーレベルのうち上記媒体移動方向に対して第１番目に上記媒体に照射される第１のピークのパワーレベルが第２のピークよりも高いパワーレベルにし、かつ該第１のピークのパワーレベルが上記記録膜を溶融するパワーレベル以上にした場合の光強度分布を示した図である。これは、図１に示した光ヘッドを用い、半導体レーザアレイ３４ａを３００ｍＷの出力パワーがでるように発光させ、半導体レーザアレイ３４ｂを２５０ｍＷの出力パワーがでるように発光させたものである。
【００３９】
この実施の形態によれば、第１のピークで記録媒体を溶融できる、すなわち、溶融と結晶化を繰り返す多数回オーバライト記録後の結晶状態に近い状態を作りやすくなるという利点がある。
【００４０】
上記の２つの実施の形態の初期化方法は、図１に示した光ヘッドにおいて、半導体レーザアレイ３４ａと３４ｂに別々のレーザパワー制御回路を設け、それぞれ独立にパワー制御する光学的情報装置により実現した。
【００４１】
本発明の他の実施の形態を図１３、図１４を用いて説明する。
【００４２】
図１３において、光ディスク１１、コリメートレンズ３１、集光レンズ３２は図１と同じである。レーザソース５０は、１個の半導体レーザアレイ５１からなり、半導体レーザアレイ５１は複数の半導体レーザ５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５３ｅよりなっている。レーザソース５０から出射された複数のレーザビームは、コリメートレンズ３１で平行光にされ、つぎに分割プリズム５２で分割されさらに集光レンズ３２で集光され相変化記録膜に照射される。このとき、分割プリズムはディスク回転方向のビームだけ分割するようになっているため、ディスク上にビーム形状は図１４の様になる。すなわち、上記半導体レーザアレイ５１から出射された光ビームは分割プリズム５２により曲線５５、５６の２つビームに分割されるから、これらが合成され曲線５７の様な光強度分布になる。
【００４３】
なお、この実施の形態においてはビームを分割する手段として分割プリズムを示したが、分割プリズムに限られず、半導体レーザからの照射光をディスク回転方向に分割できるものであれば本発明の目的を達成することができる。
【００４４】
以上、上述した各々の実施の形態では２個のピークパワーレベルの場合について説明したが２個以上のピークを持たせても本発明の効果を損なうものではないことは明らかである。
【００４５】
また、半導体レーザアレイを５個のレーザで構成したが、これに限るものではなく、所望のビーム幅に従い任意の個数にしても良い。そして、光ディスク１１は、図６に示すような単板構造としたが、これに限るものではなく、図６構造のものを２枚貼り合わせた構造としても良いことは言うまでもない。さらに、上記本発明の形態では光ディスクについての適用例を示したが、カード状の光学的記録媒体についても本発明が適用できることも言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、オーバライト記録の回数によらず記録膜の結晶状態をほぼ同じにすることができるために、オーバライト記録後にもジッタ上昇が少なく、情報の良好な記録再生を可能とする光学的情報記録媒体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の光学的情報装置における光ヘッドの構造の一部を示す部分図である。
【図２】従来の幅広ビームの強度分布を示す図である。
【図３】従来の幅広ビームによる初期化後の光ディスクのオーバライト記録回数とジッタとの関係をを示す特性図である。
【図４】１０回オーバライト記録後と１０００回オーバライト記録後の結晶状態を模式的に示した図である。
【図５】核生成速度と結晶成長速度の温度依存性を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の断面を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体の初期化装置のブロック図である。
【図８】図１の光ヘッドから出射され光ディスク上に集光されたビームの強度分布を示す図である。
【図９】光ディスクとレーザビームの相対位置関係を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態の光学的情報記録媒体のオーバライト記録回数とジッタとの関係をを示す特性図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の初期化装置におけるビームの強度分布を示す図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の初期化装置におけるビームの強度分布を示す図である。
【図１３】本発明の他の実施の形態の初期化装置における光ヘッドの構造の一部を示す部分図である。
【図１４】図１３の光ヘッドから出射され光ディスク上に集光されたビームの強度分布を示す図である。
【図１５】記録再生後の信号品質を示すジッタの概念を示す図である。
【図１６】光ディスクの初期化時の照射パワーに対する初期化後の結晶粒径、１０００回書換後の結晶粒径及びジッタ最大値の関係を示す図である。
【符号の説明】
３…記録膜、１１…光ディスク、１４…光ヘッド、１５…レーザ制御回路、１６…フォーカス制御回路、１９…システムコントローラ、３０…レーザソース、３１…コリメートレンズ、３２…集光レンズ、３４ａ，３４ｂ…半導体レーザアレイ、４０…光ビーム、５２…分割プリズム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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