JPH03171431A - 情報の記録方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、相変化型情報記録媒体に対する情報の記録
方法に関し、特に、オーバーライトする際の不都合を回
避することができる情報の記録方法に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題） 近年、大容量メモリとして光ディスクが注目を集めてい
る。光ディスクは、コンパクトディスク、レーザディス
及びＣＩ）−ＲＯＭに代表される再生専用型と、電子式
文書ファイル、画像ファイルに代表される１回書き込み
型（ライトワンス型）と、ハードディスク及びフロッピ
ーディスクの代替を目的とした消去可能型の３種類に大
別される。

この中で、再生専用型、及びライトワンス型はすでに実
用化されている。また、消去可能型のものも開発が進ん
ており、一部大用化されつつある。

消去可能な光ディスクの中では、レーザ光の照射条件に
より、記録層のレーザ光照射部分を例えば結晶晶と非晶
質との間で可逆的に変化させる相変化型が注目されてい
る。

相変化型光ディスクでは、記録層に高出力で短パルスの
レーザビームを照射すると、その部分は非晶質となり、
また、比較的低いパワーで長めのパルス幅のレーザビー
ムを照射すると結晶となる。

そして、非晶質状態と結晶状態とでは光学定数が異なる
ため、記録・消去用レーザビームよりもはるかに低出力
の再生用レーザビームを記録層に照射することにより、
その際の反ＩＪＪ率の差として再生信号を読み取ること
ができる。

このような結晶一非晶質問の相変化を行なわせるために
は、記録時に円形スポットのレーザビームを用い、消去
時に楕円形スポットのレーザビームを用いればよい。す
なわち、因形スポットで短いパルスを形成し、楕円形ス
ポットで長めのパルスを形成するのである。

しかしながら、この方式では、基本的に記録・消去のた
めに２つのレーザビームが必要であり、光学系が複雑に
なる。また、ディスクの同じトラック上に円形と楕ｍ形
の２つのスポットを存７Ｉ：させることは極めて困難で
あり、かつこのようにするためにはコストが高くなると
いう不具合がある。

従って、近時、記録材料の機能を向上させ、記録（非晶
質化）と同じくらい短い時間で泪去（結晶化）を生じさ
せることが行われている。すなわち、高速結晶化ができ
る材料で記録層を形威している。このように、高速結晶
化を失現させた材料で記録層を形成した相変化型の光デ
ィスクでは、記録と消去とは同じパルス幅のレーザビー
ムでよく、記録と消去とをレーザビームパワーで区別す
る。すなわち、円形スポットの単一レーザービームを用
い、記録層の記録したい部分は高パワーとし、消去した
い部分は低パワー゛とする。この方式では、従前の記録
情報を消去しながら、新たな情報に対応する非晶質の記
録部位（以下、記録マークという）を形威できるため、
単一レーザビームオーバーライト方式と呼ばれている。

現在までに、高速結晶化が可能で、単一レ一ザビームに
よるオーバーライトが可能な相変化材料として、ＧｅＳ
ｂＴｅＢ元合金系とＩｎＳｂＴｅＢ元合金系が開発され
つつある。

しかしながら、これらの材料を記録僧として用いた場合
、レーザビームのパワー変調により１０３〜１０４同程
度オーバーライトを繰り返すと、充分な大きさの再生信
号が得られないという不都合がある。このことは、通常
の記録・消去の場合にも同様に生じる。

この発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、
記録・消去又はオーバーライトを所定回数以上繰り返し
行った後でも再生信号が充分な値を維持している情報の
記録方法を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段及び作用）この発明に係る
情報の記録方法は、相変化型情報記録媒体の記録層に対
し、光ビームが所定速度で走査されるようにして光ビー
ムを照射し、記録層のビーム照射部分を非晶質と結品質
との間で５ 可逆的に相変化させて情報を記録・消去又はオーバーラ
イトする情報の記録方法であって、前記光ビームは、前
記記録層を結晶化させるための高パワーレベル及び前記
記録層を結品化するための低パワーレベルの少なくとも
２段階に変調され、かつ、記録・消去又はオーバーライ
トの繰り返し回数が所定回数を超えた時に、前記記録層
を溶融して記録層を構成する元素を均一化するように走
査速度及び／又はパワーを調節した光ビームを前記記録
層に対し少なくも１回走査させ、その後再び記録・消去
、又はオーバーライトを行うことを特徴とする。

本願発明者が記録・消去、又はオーバーライトの繰り返
しにより再生信号が小さくなる原因について検討した結
果、その原因が記録・消去、又はオーバーライトの１０
３〜１０’回程度の繰り返しにより記録マークが細くな
ることにあることを見出した。更に、このように記録マ
ークが細くなるのは、記録層の結晶化したトラックの中
央部と周辺部とで照射パワーが異なり、これに伴って元
６ 索の偏析が生じることに起因することをも見出した。

この発明は、このような知見に基づいてなされたもので
あり、上述のように記録・消失、又はオーバーライトの
繰り返し回数が所定回数に達した時点で、記録層を溶融
して記録層を構成する元素を均一化するように走査速度
及び／又はパワーを調節した光ビームを少なくとも１同
記録層に対し走査させる。これにより、記録層の記録マ
ーク部、非記録部を問わず溶融して横成元索が均一化さ
れ、上記課題を解決することができる。すなわち、これ
により、記録マークか細くなることを回避でき、再生信
号を充分な値に維持することができる。

（実施例） 以ド、この発明について詳細に説明する。

この発明は、相変化型情報記録媒体において、情報の記
録・消大、特にオーバーライトを何目も繰り返して行う
際の行う際の不只合を解決するものである。

情報記録媒体の記録層として、光ビーム例えばレーザー
ビームの照射条件により結晶と非晶質との間で相変化し
、高速結晶化ができる材料、例えばＧｅＳｂＴｅ，Ｉｎ
ＳｂＴｅを用いた場合には、大パワーのレーザビームパ
ルスを照射することにより、照射部分を溶融・急冷して
非晶質化し、記録マークを形成する。また、記録の際よ
りも低パワーのレーザービ−ムを照射することにより、
照射部分をアニール・徐冷して結晶化し、記録マクを消
去する。

単一レーザービームオーバーライトは、第１図に示すよ
うに、レーザービームをパワー変調することによりなさ
れる。すなわち、消去パワーに、それより高い記録パワ
ーのパルスを重畳させたレーザービームを照射すること
により、従前の非見質記録マークを消去しながら、新し
い情報に対応する記録マークを形威する。なお、再生用
レーザビームは、第１図に示すように、消去パワーより
も更に低いパワーである。

この場合に、オーバーライトの繰り返し回数が少なけれ
ば、筆１図に示すように、田形の非晶質記録マークが形
成される。しかし、オーハーライトを１０３〜１０４同
程度繰り返すと、第２図に示すように、記録ピッ１・か
細くなってしまう。

その原因は必ずしも明らかになっているわけではないが
、レーザビームの繰り返し照射により、第２図中Ｃで示
す結晶化したトラックの部分のうち、トラックの中央部
ａよりも周辺部ｂのほうが非晶質化しにくくなり、また
結晶化しやすくなるのは確かである。レーザビームは、
一般的にガウス型の強度分布をしているから、レーザビ
ームの照射により、トラックの中央部ａのほうが、周辺
部ｂよりも到達温度が高くなる。捉って、記録・消去、
又はオーバーライトを繰り迦すうちに、中央部と周辺部
との間の温度勾配が原因となって記録層の原子の移動が
生じ、元素の偏析が生じるものと考えられる。この偏析
により上述のように１ラックの部分による非晶質化の難
易が生じ、これに伴って記録マークが細くなると推測さ
れる。

このことを記録層としてＩｎＳｂＴｅ系の材料を用いた
光ディスクの場合を例にとって、更に詳９ 細に説明する。このような月料系をＩｎｙ　Ｓｂ，Ｔｅ
ａ（ただし、）（＋ｙ＋ｚ＝１）と表した場合、本願発
明者の検討によれば、オーバーライトに適した組威はｘ
：ｙ：ｚがほぼ１：１：１、すなわち、Ｉ　ｎ　．４３
．　３Ｓ　ｂ　３３，　３Ｔ　ｅ　３３．　３の近傍組
或てあり、オーバーライトを繰り返すに従って、トラッ
クの中央部ではよりＴｅリッチになり、周辺部では反対
にＴｅが少なくなることが判明した。

レーザビーム照射によるＩｎＳｂＴｅ記録層のトラック
の温度は、照１・１するレーザビームのパワーと光ディ
スクの回転速度によるが、ごく一般的な条件、すなわち
第１図における記録（非晶質化）パワーを１４ｍ１消去
（結晶化）パワーを１０ｍＷとし、ディスク回転数を１
　８　０　０　ｒｐＩＩ１とすると、照射されたビーム
の中心部（トラックの中央部ａに相当）では、６００〜
７００℃、ビームの周辺部（トラックの周辺部ｂに対応
）では４５０−５５０°Ｃとなる。ＩｎＳｂＴｅ合金の
融点は５００〜５６０℃の範囲であるから、トラックの
中心部では完全に清融しているが、トラック１０ の周辺部ｂでは溶融するか否かの境界温度イ・１近であ
ることが理解できる。

このような実験結果、及び前述のような本願発明者の推
測に基づいて考察すると、当初記録用レーザビームの照
射により周辺部ｂでも溶融するように条件設定を行って
いても、オーバーライトを繰り返し行うことによりＴｅ
の偏析が生じ、Ｔｅが少なくなった周辺部ｂの融点が上
昇し、レーザビームの照射により溶融しなくなることが
導かれる。

従って、ここでは、オーバーライトの繰り返しにより、
記録マークが細くなった時点で、ディスクの回転数を５
０乃至５　０　０　ｒｐＩＩ１まで落とし、かつレーザ
ビームパワーを１４〜２０ｍＷと大きくして、記録層に
対し１乃至十数回走査し、トラックの中央部及び周辺部
を問わず溶融させることにより、ＩｎＳｂＴｅの偏析を
均一化することができる。

この発明では、このようなことを考慮して、記録・消去
、又はオーバーライ１・を所定回数繰り返１１ した時点で、記録層を溶融して記録層を構成する元素を
均一化するように走査速度、及び／又はパワーを調節し
た光ビームを少なくとも１回記録層に対して走査させ、
その後再び記録・消去、又はオーバーライトを行う。こ
れにより、記録層の元素の不均一が解消され、記録マー
クを初期の状態に戻すことがｒｊＪ能になり再坐信号を
高く維持することができる。

以下、この発明の試験例について説明する。

ここでは、ＩｎＳｂＴｅ３元合金を相変化型記録層の材
料として用い、ポリカーボネート基板／ＡＮ２０ｉ保護
層（厚み１０００入）／Ｉ　ｎ　３３Ｓ　ｂ　３３Ｔ　
ｅ　３４記録層（厚み５００入）／Ａρ２０３保護層（
厚み１０００λ）／Ａｕ反射層（厚み１０００入）の層
構成を有する光ディスクにより、次のような丈験を行っ
た。なお、基板、保護層、及び反射層は、通常この分野
で用いられるものである。

このような光ディスクを１　８　０　０　ｒｐＩＩ１の
回転数で回転させながら、中心から半径ｒ−５Ｏｎ＋ｎ
＋の位１２ 置で次のような操作を行った。

スパッタリング等の薄膜技術では、成膜したままの１ｎ
ＳｂＴｅ記録層は非見質であるため、記録層面における
レーザパワーを１２ｍＷに設定した連続出力のレーザ光
を同一トラックに５同照射されるように走査して、１ト
ラック分結晶化した。

この結晶化したトラックに対し、第１図に示す出力波形
のレーザビームを照財してオーバライトを行った。この
際に、記録パワーを１４ｍＷ，消去パワーを１０ｍＷに
して、記録周波数３ＭＨｚ（デューティ５０％）と４　
Ｍ　Ｈ　ｚ（デューティ５０％）とで交互にオーバーラ
イトを繰返した。

このようにして所定回数オーバーライトを繰り返した記
録層に対し、０．８ｍＷの弱い再生用レーザビームを照
射し、オーバーライトを行った周波数のキャリャＣとノ
イズＮとの比、ｃ／Ｎの値をスペクトロアナライザにて
測定した。この操作を、所定オーバーライト繰り返し回
数毎（例えば、１０同目、１００同目、２００同口・旧
・・等）に行１　３ なった。

非晶質の記録マークが細くなる約１０００回のオーバー
ライト繰返し後、光ディスクの回転数を１　５　Ｏ　ｒ
ｐｍまで落とし、１６ｍＷの連続光を、Ｉ，ｉＪ−トラ
ックを２回照射するようにして走査させ、照射部分を一
旦溶融させてその部分の組成を均一化し、ＩｎＳｂＴｅ
の元素の偏析を解消した。すなわち、オーバーライトを
繰り返した部分に低速での溶融再配列を施した。

この操作をオーバーライト約１０００回毎に繰り返し、
それを１０６回まで行った。

比較のため、この走査を行わない従来のモードでのオー
バーライト後のデータも同様にして測定した。

その結果を第３図に示す。第３図中、尖線はこの実施例
における低速での溶融再配列をオーバライト１０００回
毎に行った場合を示し、破線はこのような燥作を行わな
い従来モードの場合を示す。この園に示すように、従来
モードでは１０″目オーバーライ１・を繰り返すことに
よりＣ／Ｎ値１４ が初期の５４ｄＢから２５ｄＢにまで代下した。

これに対し、代速ての溶融再配列を行った本発明に係る
方法の場合には、１ｏ６同オーハーライ１・を繰り返し
た後も約４５〜５０ｄＢという大きなＣ／Ｎ値を得るこ
とかできた。

上記尖験と同様の失験を、条件を嚢えて行ったところ、
一時的に回転数を低速にする際の回転数は５０〜１２０
Ｏｒｐｍ，その際のレーザビームパワーは１０〜２５ｍ
Ｗが適当であることが判明した。また、このようなレー
ザビームの同一トラックへの照射回数は、ディスクの回
転数が低速である程少ない回数で良いが、１〜２　０　
１ＱＪか適当であることが判明した。

なお、上記試験例では、ディスクの回転数を低速にし、
かつレーサビームパヮーを上昇させてオバーライｌ・繰
り返し部分の溶融再配列を行ったが、同転数を一定にし
てパワーを」一げても同様な効果を得ることが可能であ
る。

しかし、実際の実験においてはディスクの同転速度を変
えることなくビーム出力のみ上昇させて１　５ も、走査速度を低速にして溶融再配列する場合よりも効
果が少なかった。このことより、ディスクの回転速度を
一旦低速にしてオーバーライト繰り返し部分を溶融再配
列することが好ましい。

オーバーライト繰り返し回数の達した時点での光ビーム
照射による溶融再配列を装置に応用する場合には、光デ
ィスクのデータ管理領域にオーバライト繰り返し回数を
記録しておき、所定回数（例えば１０００回）のオーバ
ーライトを行ったデータ領域のみを選択的に光ビーム照
射による溶融再配列が行われるようにすればよい。

なお、この実施例では、記録層として ＩｎＳｂＴｅ合金を用いた場合について示したが、この
発明はこれに限ることな《、結晶と非晶質との間の可逆
的な相変化により情報の記録・消火、又はオーバーライ
トを行う記録層を備えた情報記録媒体であれば適用可能
である。

［発明の効果コ この発明によれば、記録層を結晶化させるための高パワ
ーレベル及び前記記録層を拮晶化するた１　６ めの低パワーレベルの少なくとも２段階に変調された光
ビームを記録層に照射し、所定回数記録・消去又はオー
バーライ１・後に記録層を溶融して記録層を構成する元
素を均一化するように走査速度及び／又はパワーを調節
した光ビームを記録層に対し少なくも１回走査させるの
で、非晶質の記録マークが細くなることを回避すること
ができ、再生信号を高いレベルに維持することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図はオーバーライトの原理を説明するための図、第
２図はオーバーライトを所定囲数繰り迦した際の記録マ
ーク形状を示す図、第３図はオバーライト繰り返し回数
と再生信号のＣ／Ｎ値との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相変化型情報記録媒体の記録層に対し、光ビームが所定
   速度で走査されるようにして光ビームを照射し、記録層
   のビーム照射部分を非晶質と結晶質との間で可逆的に相
   変化させて情報を記録・消去又はオーバーライトする情
   報の記録方法であって、前記光ビームは、前記記録層を
   結晶化させるための高パワーレベル及び前記記録層を結
   晶化するための低パワーレベルの少なくとも２段階に変
   調され、かつ、記録・消去又はオーバーライトの繰り返
   し回数が所定回数を超えた時に、前記記録層を溶融して
   記録層を構成する元素を均一化するように走査速度及び
   ／又はパワーを調節した光ビームを前記記録層に対し少
   なくも１回走査させ、その後再び記録・消去、又はオー
   バーライトを行うことを特徴とする情報の記録方法。