JPH04125818A - 光ディスク初期化方法および光ディスク記録方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザ光照射により可逆的な相変化を用いて
情報を記録する光ディスクに関するものであって、特に
、作成された相変化型光ディスクを使用するに先立ち、
記録膜の状態を初期化するための光ディスク初期化方法
、および、レーザ光の照射強度を２段階に変化させ高パ
ワで記録し低パワで消去する、いわゆる１ビームオーバ
ライド記録方法に関する。

〔従来の技術〕

レーザ光を用いた光ディスク記録方式は大容量記録が可
能であり、非接触で高速アクセスできることから、大容
量メモリとして実用化が始まっている。光ディスクはコ
ンパクトディスクやレーザディスクとして知られている
再生専用型、ユーザ自身で記録できる追記型、およびユ
ーザ側で繰り返し記録消去ができる書き替え型に分類さ
れる。

追記型、書き替え型の光ディスクはコンピュータの外部
メモリ、あるいは文書、画像ファイルとして使用されよ
うとしている。

書き替え型光ディスクには、記録膜の相変化を利用した
相変化型光ディスクと、垂直磁化膜の磁化方向の変化を
利用した光磁気ディスクとがある。

このうち、相変化光ディスクは、外部磁場が不要で、か
つ、オーバライドが容易にできることから、今後、書き
替え型光ディスクの主流になることが期待されている。

従来よりレーザ光照射により結晶−非晶質間の相変化を
起こす記録膜を用いた書き替え可能な、いわゆる相変化
型光ディスクが知られている。相変化型光ディスクでは
、記録膜に記録すべき情報に応じた高パワのレーザ光ス
ボントを照射し、記録膜温度を局部的に上昇させること
により、結晶−非晶質間の相変化を起こさせて記録し、
これに伴う光学定数の変化を低パワのレーザ光によって
反射光強度差として読み取ることにより再生を行ってい
る。

例えば、結晶化時間が比較的遅い記録膜を用いた相変化
光ディスクでは、ディスクを回転させ、このディスクに
形成された記録膜にレーザ光を照射し、この記録膜の温
度を融点以上に上昇させ、レーザ光が通過した後、急冷
することにより、その部分を非晶質状態として記録する
。消去時には、記録膜温度をガラス転移点以上、融点以
下の結晶化可能温度範囲で結晶化を進行させるために、
十分な時間、保持して記録膜を結晶化させる。

このための方法としては、レーザ光進行方向に長い長円
レーザ光を照射する方法が知られている。

既に記録したデータを消去しながら新しい情報を記録す
る２ビームによる疑似的なオーバライドを行う場合には
、消去用の長円レーザ光を記録用円形レーザ光に先行さ
せて照射するように配置する。

一方、高速結晶化が可能な情報記録膜を用いたディスク
では、円形に集光した１本のレーザ光を使う。レーザ光
のパワを２つのレベル間で変化させることにより、結晶
化あるいは非晶質化を行う。

すなわち、記録膜の温度を融点以上に上昇させることが
可能なパワのレーザ光を記録膜に照射することにより、
その部分は冷却時に非晶質状態となる。一方、記録膜温
度がガラス転移点以上、融点以下の温度に達するような
パワのレーザ光が照射された部分は結晶状態になる。

〔発明が解決しようとする課題〕

相変化型光ディスクを使用する場合には、記録消去に先
立って、記録膜を初期化する必要がある。

相変化型光ディスクの記録膜には、カルコゲナイド系材
料であるＧｅ５ｂＴｅ系、Ｉｎ５ｂＴｅ系、Ｉ　ｎｓｅ
系、Ｉ　ｎＴｅ系、ＡｓＴｅＧｅ系、Ｔｅ０ｘ−ＧｅＳ
ｎ系、Ｔｅ５ｅＳｎ系、５ｂＳｅＢｉ系、Ｂ１５ｅＣｙ
ｅ系などが用いられる。これらは、いずれも抵抗加熱真
空蒸着法、電子ビーム真空蒸着法、スパッタリング法な
どの成膜法で成膜される。成膜直後の記録膜の状態は一
種の非晶質状態であり、この記録膜に記録を行って非晶
質の記録部を形成するには、記録膜全体を結晶質にして
おく初期化処理が必要である。

従来、この初期化処理の手段としては、通常の光ディス
ク装置を用いて、ディスクを回転させながら、光ヘッド
を用いて、１〜２μｍ径に集光されたレーザ光を光ディ
スクの記録膜上に照射する方法が採用されている。しか
しながら、こうした通常の光ヘッドを用いた初期化の場
合、照射レーザ光の強度分布がガウシアン分布であり、
強度分布が一様でないために、ディスクのプリグルーブ
部を均一に初期化できないという欠点がある。すなわち
、照射レーザ光の強度分布を反映して、レーザ光照射中
心近傍は結晶化温度以上に昇温されて結晶化するが、そ
の周囲は昇温が不十分であるために、未変化のままとな
ってしまうという問題点がある。

また、他の光ディスク初期化方法として、数十ミクロン
以上のビーム径を持つ高出力レーザ光を光ディスクに照
射する方法も提案されている。しかし、この場合、ビー
ム径が大きいために、記録膜を結晶化温度以上に昇温す
るためには、かなりの高パワが必要となる。そのために
、ここに使用できる光源は高出力ガスレーザや高出力固
体レーザとなり、周辺装置が新たに必要となって、初期
化装置そのものが大型になってしまうという欠点がある
。

高速結晶化が可能な情報記録膜を用いたディスクでは、
初期化完了後に、前述したように円形に集光した１本の
レーザ光を使った１ビームオーバライド、すなわち情報
の書き替えが行われる。レーザ光のパワを２つのレベル
間で変化させることにより、結晶化あるいは非晶質化が
行われる。記録点は高パワで形成される非晶質領域であ
り、消去点は低パワで形成される結晶領域であるが、−
本のレーザ光のパワレベル変更のみによる記録・消去で
あることと、ガウシアン分布を持つ集光レーザ光を用い
るために、記録膜の温度分布が−様にはならない。その
ため、特に消去時の結晶領域形成が均一にはならず、プ
リグルーブ部の両側端に不完全な結晶化領域が生じてし
まうという欠点がある。これは、オーバライドを行った
ときの消し残りとなり、消去率の低下とエラーの増加と
をもたらす。

本発明の目的はこのような欠点を解決し、従来の光ディ
スク装置に採用されている光ヘツド技術を生かした簡単
な手法で、小型の装置構成で相変化光ディスクの均一な
初期化処理ができる光ディスク初期化方法を提供し、さ
らには、オーバライドによる情報記録時の消去率改善と
エラー低減をもたらす新規な記録方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による
情報記録膜の相状態変化によって情報の記録再生消去を
行う相変化型光ディスクの初期化方法であって、 凹部と凸部から成る前記相変化型光ディスクのプリグル
ーブ部の凹部あるいは凸部いずれかに対して、レーザ光
のプリグルーブ部トラッキング追従可能周波数よりも高
い周波数でウオブリングさせながら前記レーザ光を照射
することを特徴としている。

また、本発明は、可逆的な相変化を用い、レーザ光照射
による情報記録膜の相状態変化によって情報を記録し、
前記レーザ光の照射強度を２段階に変化させ高パワで記
録し、低パワで消去して情報の重ね書きを行う相変化型
光ディスクの記録方法であって、 前記消去パワ照射時に、凹部と凸部から成る前記相変化
型光ディスクのプリグルーブ部の凹部あるいは凸部いず
れかに対して、レーザ光のプリグルーブ部トラッキング
追従可能周波数よりも高い周波数でウオブリングさせな
がら前記レーザ光を照射することを特徴としている。

〔作用］ 本発明は、光ディスクのプリグルーブ部の幅が異なって
いても、レーザ照射時にグループ幅に応じたウオブリン
グを行うことによって、良好でかつ−様な初期化および
記録を行う。さらには、ディスク面上でのレーザ照射時
の温度分布がウオブリング無しの場合と比較して穏やか
となるために、最高温度を低く抑え、ディスクへの熱的
ダメージを軽減する。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明にかかる光ディスク初期化方法を示した
図である。この光ディスク初期化方法は、可逆的な相変
化を用い、レーザ光照射による情報記録膜の相状態変化
によって、情報の記録再生消去を行う相変化型光ディス
クの初期化方法であって、凹部と凸部から成る光ディス
クプリグルーブ部の凹部あるいは凸部いずれかに対して
、レーザ光のプリグルーブ部トラッキング追従可能周波
数よりも高い周波数でウオブリングさせながら、レーザ
光を照射することを特徴としている。

第１図において、ディスク１を初期化するための集光レ
ーザ光２は、ディスク１のプリグルーブ凸部１１あるい
は凹部１２のいずれかに照射される。

集光レーザ光２は通常１〜２ｐｍ径に絞られて照射され
る。また、プリグルーブ凸部１１あるいは凹部１２の幅
は０．３〜１．３ｐｍであり、ディスク円周方向にスパ
イラル状に形成されている。情報の記録用にはこのプリ
グルーブのうち幅の広いほうを用いることが多い。たと
えば、１．３μｍ幅のプリグルーブ凸部１１を使用する
場合、１〜２戸径の集光レーザ光２でその領域を初期化
しようとしても、レーザ光の強度分布がガウシアン型で
あるために、凸部１１全体を一様な結晶状態にすること
は困難である。本発明では、ディスク１に照射するレー
ザ光２のディスク上での集光位置をウオブリングさせる
ことによって、プリグルーブ凸部１１あるいは凹部１２
に均一な温度分布を与え、−様な初期化を行う。すなわ
ち、第１図では、集光レーザ光２の中心をプリグルーブ
凸部１１の中央から両方向に凸部１１の幅を越えないよ
うに高速にウオブリングさせる。第１図において、３は
プリグルーブ凸部１１に照射されたレーザ光２の軌跡で
ある。このときのレーザ光２のウオブリング周波数は、
レーザ光２を安定にプリグルーブ部に追従できるトラッ
キング周波数帯域に比べて十分高く設定しておく必要が
ある。このように、集光レーザ光２の中心をプリグルー
ブ凸部１１に対して高速でスキャンさせることによって
、最もパワ密度が高いビーム中心が凸部全体に照射され
ることになるため、記録膜の昇温量を均一化でき、−様
な初期化が可能となる。

ウオブリング周波数はディスク初期化時の線速度との関
係で均一な初期化が行えるように最適化するものであり
、５０〜１００ＭＨｚ程度が適当である。

一方、本発明にかかる光ディスク記録方法は、可逆的な
相変化を用い、レーザ光照射による情報記録膜の相状態
変化によって情報を記録し、前記レーザ光の照射強度を
２段階に変化させ高パワで記録し低パワで消去して情報
の重ね書きを行う相変化型光ディスクの記録方法であっ
て、消去パワ照射時に、凹部と凸部から成る光ディスク
プリグルーブ部の凹部あるいは凸部いずれかに対して、
レーザ光のプリグルーブ部トラッキング追従可能周波数
よりも高い周波数でウオブリングさせなからレーザ光を
照射することを特徴としている。

すなわち、本発明にかかる光ディスク記録方法は、消去
ビーム照射時に第１図と同様の原理に基づく方法が適用
されている。相変化型光ディスクのオーバライド時には
、第２図（ａ）に示すようなパワレベルから成るレーザ
光が照射される。記録パワＰＩ４によって非晶質記録点
が形成され、Ｐいよりも低い消去パワＰ、によって結晶
質の消去領域が形成される。この消去パワ照射において
、従来から行われているパワレベルを低減しただけでは
、ガウシアン分布を持つ集光レーザ光を用いるために記
録膜の温度分布が一様にはならず、結晶領域形成が均一
にならない。そのため、プリグルーブ部の両側端に不完
全な結晶化領域が生じてしまう。

そこで、本発明では、この消去パワ照射時に第１図と同
様のウオブリングを行う。ディスクに照射するレーザ光
のディスク上での集光位置をウオブリングさせることに
よって、プリグルーブ部に均一な温度分布を与え、−様
な結晶化を行う、集光レーザ光の中心は、第１図と同様
に、プリグルーブ部の中央から両方向にプリグルーブの
幅を越えないように、高速にウオブリングされる。第２
図（ｂ）には、消去パワ照射と同期をとったウオブリン
グのタイミング信号も示す。

第３図は、本発明の光ディスク初期化方法および光ディ
スク記録方法を実施するための光ヘッドの構成を示した
ものである。前述したように、集光レーザ光は、光ディ
スクのプリグルーブ部に照射されてプリグルーブに沿っ
てトラッキングされるとともに、−様な初期化および良
好な消去を行うために、プリグルーブ部の幅方向にウオ
ブリングされる。第３図に示した光ヘッドには、通常の
光ヘッドの機構に加えて、レーザ光をウオブリングする
ための機能が具備されている。レーザ光源２２から出射
されたレーザ光２１は、プリズム２３とコリメートレン
ズ２４によって平行光にされた後、光偏向器２５に入射
する。ここで、レーザ光２１はディスク面上に集光した
ときにウオブリングするようにわずか偏向される。この
光偏向器２５には音響光学素子を用いる。わずかな偏向
を付与されたレーザ光２１は、偏光ビームスブリフタ２
６．１／４波長板２７、サーボアクチュエータ２８にマ
ウントされた集光レンズ２９を経て、ディスク１面上に
集光される。ディスク１からの反射光は、偏光ビームス
プリッタ２６で反射され、サーボエラーおよび信号検出
器３０に導かれる。ここで、レーザ光のウオブリング周
波数は数十ＭＨｚ以上に設定するので、サーボエラー信
号帯域である１００ｋＨｚよりもはるかに高い。よって
、このウオブリングがサーボ特性に影響することはなく
、良好なトラッキングおよびフォーカシングサーボ特性
が得られる。

第４図は、本発明にかかる光ディスク初期化方法を通用
した初期化装置の構成を示した図である。

この光ディスク初期化装置は光ヘッド４１、半導体レー
ザドライブ回路４２、光ヘツド集光レンズ駆動用サーボ
回路４３、光ディスク回転用モータ４４、光偏向器ドラ
イブ回路４５から成り、第４図には光ディスク１が併せ
て示されている。この初期化装置に具備されている光ヘ
ッド４１は、第３図に示した構成を持つウオブリング可
能なヘッドである。

また、第５図は、本発明にかかる光ディスク記録方法を
適用した光ディスクドライブ装置の構成を示した図であ
る。この光ディスクドライブ装置は光ヘッド４１、半導
体レーザドライブ回路４２、光ヘツド集光レンズ駆動用
サーボ回路４３、光ディスク回転用モータ４４、光偏向
器ドライブ回路４５、記録信号制御回路４６から成り、
第５図には光ディスク１が併せて示されている。この光
ディスクドライブ装置に具備されている光ヘッド４１は
、第３図に示した構成を持つウオブリング可能なヘッド
である。記録信号４７は、記録信号制御回路４６にはい
る。半導体レーザドライブ回路４２には、記録信号制御
回路４６から記録信号４７のタイミングに応じて記録パ
ワＰ１．ｌと消去パワＰ、の照射タイミング制御信号が
送られる。一方、光偏向器ドライブ回路４５には、消去
パワ照射のタイミングと同期した偏向器駆動タイミング
信号が送られる。

初期化処理の対象となる相変化型光ディスクは、第６図
（ａ）に示すように、円盤状のガラスもしくはプラスチ
ックからなる基板５１上に第１の誘電体層５２、記録層
５３、第２の誘電体層５４、金属反射層５５が順次形成
された構成、あるいは、第６図（ｂ）に示すように、円
盤状のガラスもしくはプラスチックからなる基板５１上
に第１の誘電体層５２、記録層５３、第２の誘電体層５
４が順次形成された構成である。

ここで、第１の誘電体層５２と、第２の誘電体層５４に
はＳ　ｉｏｚ　、Ｓ　ｉ３Ｎ４、ＡＩＮ、ＴｉＯ□、Ｓ
ｉＯなどの材料が用いられる。記録層５３としてはカル
コゲナイド系材料であるＧｅ５ｂＴｅ系、ＩｎＳ’ｂＴ
ｅ系、ＩｎＳｅ系、ＩｎＴｅ系、ＡｓＴｅＧｅ系、Ｔｅ
０ｘ−ＧｅＳｎ系、Ｔｅ５ｅＳｎ系、５ｂＳｅＢｉ系、
Ｂ１５ｅＧｅ系などが用いられる。金属反射層５５には
、Ａ１、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉなどの金属が用いられ
る。

次に、プリグルーブ付きポリカーボネート基板上にスパ
ッタ法により作成されたＧｅ５ｂＴｅ記録膜付き単板の
相変化型光ディスク（直径１３０＋＊ｍ）を用いて、本
光ディスク初期化方法の動作を確認した。ここで用いた
光ディスクでは、誘電体層としてＳｉ、Ｎ４、金属反射
層としてＡＩが採用されているものである。基板には、
あらかじめ１．６μｍピッチでプリグルーブが形成され
ているが、ここでは、１．２戸幅ｐプリグルーブ凸部（
ランド部）の初期化をおこなった。このディスクを第４
図に示す構成の初期化装置に装着し、ディスクを５−／
ｓの一定線速度で回転させながら、初期化を試みた。

光ヘッドのレーザ光源には、波長８３０ｎｓ　、出力２
゜ｌｌ＋−の半導体レーザを用いた。ディスク面上での
レーザ光スポット径は約１．５μｍであった。

ディスク面上でのレーザパワを７−−に設定し、まず、
ウオブリングせずに初期化した。レーザ光照射にともな
って、ディスクからの反射光量が増大し、結晶化が進行
したことが確認された。なお、７−以上のパワでは、逆
に反射光量が低下した。

続いて、この初期化トラックに対して繰り返しオーバラ
イドを行った。オーバライドを繰り返すにつれて、再生
信号Ｃ／Ｎと消去率が変動した。この初期化トラックを
透過型電子顕微鏡を用いて観察したところ、１．２μ−
幅のランド部の中央付近的０．４ＩＩ−幅だけが結晶化
していることがわかった。

次に、ディスク面上でのレーザパワを９ｍＷに設定し、
ウオブリング周波数５０ＭＨｚ　、集光レーザ光ウオブ
リング変位量±０．６μｍの条件で初期化を行った。ウ
オブリング無しの場合と比べて反射光量の増大が大きく
、初期化後の繰り返しオーバライドでは、再生信号Ｃ／
Ｎと消去率に変動はな（、良好な再生信号Ｃ／Ｎと消去
率とが得られた。線速１１．３＋ａ／ｓにおいて、記録
パワを１４ｄ、消去パワを５．５＋ｓＷに設定し、２．
８ＭＨｚと７　、４ＭＨｚの信号をオーバライド記録し
たところ、４８ｄＢ以上のＣ／Ｎと２７ｄＢ以上の消去
率が得られた。また、この初期化トラックを透過型電子
顕微鏡を用いて観察したところ、１．２戸幅のランド部
全体にわたり一様に結晶化していることが確認された。

本発明の記録方法の動作を確認するために、前述の初期
化方法確認に用いたディスクと同じディスク、すなわち
、プリグルーブ付きポリカーボネート基板上にスパッタ
法により作成されたＧｅ５ｂＴｅ記録膜付き単板の相変
化型光ディスク（直径１３０＋ｉｍ）を用いてオーバラ
イド記録を行った。基板には、あらかじめ１．６μｍピ
ッチでプリグルーブが形成されているが、ここでは、１
．２μｍ幅のプリグルーブ凸部（ランド部）を初期化し
たのち記録した。このディスクを第５図に示す構成のド
ライブ装置に装着し、ディスクを１１．３＋ｉ／ｓの一
定線速度で回転させながら記録を試みた。光ヘッドのレ
ーザ光源には、波長８３０ｎｌｌｌ、出力５０ｄの半導
体レーザを用いた。ディスク面上でのレーザ光スボント
径は、約１．５μｍであった。記録パワを１４１、消去
パワを７．５ｄに設定し、ウオブリング周波数５０ＭＨ
ｚ　、ウオブリング変位量±０．６．ｍの条件で、’１
．８ＭＨｚと７．４ＭＨｚの信号をオーバライド記録し
たところ、４８ｄＢ以上のＣ／Ｎと３５ｄＢ以上の消去
率が得られた。また、この記録トラックを透過型電子顕
微鏡を用いて観察したところ、消去領域では１．２ｙＩ
ＩＩ幅のランド部全体にわたり一様に結晶化しているこ
とが確認された。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では、プリグルーブ部の幅
が異なっていてもグループ幅に応じたウオブリングを行
うことによって、良好でかつ−様な初期化および記録が
できるという利点がある。

さらには、ディスク面上でのレーザ照射時の温度分布が
ウオブリング無しの場合と比較して穏やかとなるために
、最高温度を低（抑えることができ、ディスクへの熱的
ダメージを軽減できる。また、本発明に係る初期化方法
を適用した装置では、既存の光ヘツド技術が利用でき、
小型の装置構成となるので、ガスレーザを用いた初期化
装置と比較して、低価格でかつ小型化が図れるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる光ディスク初期化方法の基本構
成を示す図、 第２図は本発明にかかる光ディスク記録方法の原理を示
す図、 第３図は本発明の光ディスク初期化方法および記録方法
を実施するための光ヘッドの構成を示す図、 第４図は本発明にかかる光ディスク初期化方法を適用し
た初期化装置の構成を示す図、第５図は本発明にかかる
光ディスク記録方法を適用した光ディスクドライブ装置
の構成を示す図、第６図は相変化型光ディスクの構成を
示す断面図である。 １・ ２・ ３・ １１・ １２・ ２１・ ２２・ ２３・ ２４・ ２５・ ２６・ ２７・ ２８・ ２９・ ３０・ ４１・ ・光ディスク ・集光レーザ光 ・レーザ光中心の軌跡 ・プリグルーブ凸部 ・プリグルーブ凹部 ・レーザ光 ・レーザ光源 ・プリズム ・コリメートレンズ ・光偏向器 ・偏光ビームスプリッタ ・１／４波長板 ・サーボアクチュエータ ・集光レンズ ・サーボエラー検出器 ・光ヘッド ４２・ ４３・ ４４・ ４５・ ４６・ ４７・ ５１・ ５２・ ５３・ ５４・ ５５・ ・半導体レーザドライブ回路 ・光ヘッド集光レンズ駆動用サー 水回路 ・光ディスク回転用モータ ・光偏向器ドライブ回路 ・記録信号制御回路 ・記録信号 ・基板 ・第１の誘電体層 ・記録層 ・第２の誘電体層 ・金属反射層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による情報
   記録膜の相状態変化によって情報の記録再生消去を行う
   相変化型光ディスクの初期化方法であって、 凹部と凸部から成る前記相変化型光ディスクのプリグル
   ーブ部の凹部あるいは凸部いずれかに対して、レーザ光
   のプリグルーブ部トラッキング追従可能周波数よりも高
   い周波数でウォブリングさせながら前記レーザ光を照射
   することを特徴とする光ディスク初期化方法。
2. （２）可逆的な相変化を用い、レーザ光照射による情報
   記録膜の相状態変化によって情報を記録し、前記レーザ
   光の照射強度を２段階に変化させ高パワで記録し、低パ
   ワで消去して情報の重ね書きを行う相変化型光ディスク
   の記録方法であって、前記消去パワ照射時に、凹部と凸
   部から成る前記相変化型光ディスクのプリグルーブ部の
   凹部あるいは凸部いずれかに対して、レーザ光のプリグ
   ルーブ部トラッキング追従可能周波数よりも高い周波数
   でウォブリングさせながら前記レーザ光を照射すること
   を特徴とする光ディスク記録方法。