JPH06101149B2 - 光学的情報記録媒体の結晶化方法 - Google Patents

光学的情報記録媒体の結晶化方法

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JPH06101149B2
JPH06101149B2 JP62095170A JP9517087A JPH06101149B2 JP H06101149 B2 JPH06101149 B2 JP H06101149B2 JP 62095170 A JP62095170 A JP 62095170A JP 9517087 A JP9517087 A JP 9517087A JP H06101149 B2 JPH06101149 B2 JP H06101149B2
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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いて結晶状態を得る
方法に係り、特に、該媒体全体を一括して結晶状態にす
るに好適な結晶化方法に関する。
〔従来の技術〕
光学的情報記録媒体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媒体に与えて、該媒
体の1つの構造状態を他の構造状態に物理的に変化させ
て行なうことができる。このような情報記録媒体として
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、非晶質状態と結晶状態の異なる2つの構造状態を
とることができる。例えば、光ビームを上記媒体に照射
し加熱昇温し徐冷すると該媒体は結晶化し、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。
上記記録媒体を用いた時の記録方法として、非晶質状態
から結晶状態に変化させて記録を行なう方法と、結晶状
態から非晶質状態に変化させて記録を行なう方法があ
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、情報記録媒体の製造時に
は通常、該媒体は非晶質状態であるため、上記記録方法
を用いる場合、該媒体をあらかじめ結晶状態にしておく
必要がある。
上記の構造変化を生ぜしめる方法としては、特公昭47−
26897号公報に示されてあるように、種々形態のエネル
ギーを使用する方法が挙げられ、例えば、電気エネルギ
ー,輻射熱,写真用閃光ランプの光,レーザ光束のエネ
ルギー等の形における電磁エネルギーの様なビーム状エ
ネルギー,電子線や陽子線の粒子線エネルギー等があ
る。
上記エネルギーを印加する具体的な方法として、例え
ば、恒温槽中に情報記録媒体を放置し、該媒体全体を加
熱する方法,あるいは特開昭61−208648号公報記載のよ
うに、上記加熱と同時に電気エネルギーを印加する方法
等が提案されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記方法は情報記録媒体全体をし100℃〜150℃
以上の高温にさらす必要があり、変形の点からアクリル
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
いた情報記録媒体に適用することは困難であった。
さらに、その他の方法においても、情報記録媒体の全体
を一括してあらかじめ結晶状態にしておくための有効な
方法については十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。
本発明の目的は、情報記録媒体において、一括して結晶
状態を得る方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を解決するために、本発明者等は種々のエネル
ギーを使用する方法について検討を行ない、高出力の閃
光ランプを情報記録媒体に照射することにより、一括し
て所望の結晶状態が得られることを見い出した。
〔作用〕
上記方法として、本発明者等は、次に(1)〜(5)の
方法について検討した。
(1)オーブン加熱方法 (2)赤外線加熱方法 (3)高周波誘導加熱方法 (4)レーザビーム照射方法 (5)写真用閃光ランプ照射方法 以下、各々検討結果について述べる。第2図に検討に用
いた光学的情報記録媒体の要部断面図を示す。該光学的
情報記録媒体は直径は130mmのディスク形状をしてお
り、以下、これを光ディスクで総称する。11はポリカー
ボネート樹脂基板,12はSb−Se−Bi記録膜,13は紫外線硬
化樹脂保護膜,14は接着剤である。
(1)オーブン加熱方法 上記Sb−Se−Bi記録膜の結晶化温度は150℃であるた
め、良好な結晶状態を得るには170℃で10分程度加熱す
る必要がある。基板としてガラスを用いた時には、170
℃10分間オーブン中に放置することにより、該記録膜は
良好な結晶状態となった。一方、ポリカーボネート基板
を用いた光ディスクを170℃10分間加熱したところ基板
が変形し、使用不能となった。またポリカーボネート樹
脂より耐熱性の高いポリオレフィン系樹脂基板を用いた
光ディスクで同様の実験を行なったところ、基板変形は
少なかったが基板内部に気泡が多数発生し、使用不能と
なった。
以上のように、オーブン加熱方法は、ガラス基板等の耐
熱性の高い基板を用いた光ディスクには適するが、現在
のプラスチック基板では耐熱性が低く、実用には適さな
い。該オーブン加熱方法を用いるには、耐熱温度200℃
以上の樹脂基板が必要である。
(2)赤外線加熱方法 第3図に、赤外線加熱装置の概略断面図を示す。15は赤
外線加熱ランプ(石英ガラス管にタングステンフィラメ
ントを封じこんだもの),16はランプハウス、17は装置
外壁,1は光ディスクである。該装置は赤外線ランプを用
いて50℃/SeCの速度で加熱昇温が可能であり、単時間に
記録膜を加熱することができる。本装置を用いて光ディ
スク1の結晶化実験を行なったが、これにおいてもディ
スク基板の変形を防ぐことができなかった。
(3)高周波誘導加熱方法 周波数2MHz,500Vの入力と、フェライト磁極を用いて、
光ディスクに高周波電磁界を印加した。しかし、カルコ
ゲナイド系記録膜は半導体・半金属であるため、高周波
損失がほとんどない。したがって、有効な加熱ができ
ず、良好な結晶状態は得られなかった。
(4)レーザビーム照射方法 第4図にレーザビーム照射装置を示す。20は出力400mW
のアルゴンレーザ,21はシャッター,22はNA0.1のレンズ,
23はディスク回転モータでこれは回転しながら図中の矢
印の方向に移動する構造となっている。該装置において
は、光ディスク1をモータ23で回転させながらレーザビ
ームを該ディスクに照射し、さらにステージを移動させ
ることによりディスク半径方向にレーザビームを移動さ
せている。400mWのレーザを直接照射するだけでは、記
録膜の温度上昇が少なく、十分な結晶状態にすることは
できない。そのため、NA0.1のレンズ22を用いて、レー
ザビームスポットを約20μmφに絞っている。該方法に
よれば、ディスクの一部のみレーザビームを照射してい
るため、ディスク基板の変形は全くなく問題がない。し
かし、レーザビームスポット径が小さいために、ディス
ク全面を結晶化するためには、10分〜30分間必要であ
り、生産性の点で問題となった。
(5)写真用閃光ランプ照射方法 写真用閃光ランプとして、市販されているストロボライ
ト(ガイドナンバー25)を用いて、光ディスクに照射し
た。光ディスクに接近させて行なったところ、10mm×20
mm程度の狭い範囲で結晶化することができた。しかし、
光ディスクから5mm以上離すとほとんど結晶化できない
ことから、該方法では、ディスク全体を結晶化すること
は困難であった。
以上のように(1)〜(5)の方法について検討を行な
ったが、光ディスクを一括して短時間に結晶化する方法
はなかった。
しかし、本発明者等は、写真用閃光ランプ照射により小
面積ながら短時間で光ディスクの一部を結晶化できるこ
とに着目し、閃光ランプの出力を増大させることを考え
た。
直径130mmの光ディスク全体を結晶化するためには、写
真用閃光ランプ出力の100倍以上のエネルギーを照射し
なければならない。本発明者等は、大面積にわたり2000
ジュール程度のエネルギーを照射できる閃光ランプを試
作し、該ランプ照射により、光ディスク全体を一括して
結晶化できることを確認した。これにより、短時間で生
産性良く、光ディスク全体を結晶化することができた。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図,第5図により説明す
る。
実施例1 第1図は本実施例で用いた閃光ランプ装置の要部断面図
と、光ディスク1に光線を照射している様子を示したも
のである。2は閃光放電管でありキセノンランプを用い
ている。光ディスク記録媒体は主に半導体レーザ波長域
で大きなエネルギー吸収を得ているために、閃光ランプ
としては、分光エネルギー分布が半導体レーザ波長であ
る800nm付近に伸びていることが必要である。キセノン
ランプは、分光エネルギー分布が自然昼光に近いばかり
でなく、そのエネルギー分布は半導体レーザ波長域まで
十分に伸びている。したがって、キセノンランプは、本
発明を実施するに当り好適なランプである。4は凹面の
反射鏡であり、光ディスク1に閃光放電管2からの光線
3を有効かつ均一に、光ディスク1に照射するために設
けたものである。5はガラス等より成る透明板である。
第5図は、第1図に示した閃光放電管を放電させるため
の回路の一例を示す回路である。30はキセノンランプ,
C1,C2はコンデンサ,Trはトランス,R1,R2は抵抗,Sは
サイリスタ,34はスイッチ回路である。C1はメインコン
デンサであり、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C1
の一方の電極はキセノンランプ30の陽極31に接続され、
他方の電極は陰極32に接続されている。スイッチ回路34
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C2の放電による電流が流れ、Tr
の昇圧作用により高電圧がキセノンランプ30のトリガー
電極33に印加される。これにより、キセノンランプ30内
のガスがイオン化されて、内部抵抗が減少し、該キセノ
ンランプ30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、0.5msec〜2msecである。
キセノンランプの照射光線エネルギーW(J)は、ラン
プの発光効率η,キセノンランプに接続されるメインコ
ンデンサの容量C(F)と充電々圧V(v)により で与えられる。発光効率ηは、ランプにより異なるため
に、本実施例ではランプの入力エネルギー を目安としている。本実施例によれば、入力エネルギー
を2000Jとすることにより、直径130mmの光ディスク全体
を一括して結晶化することができた。この時の充電電圧
は、約800Vであった。入力エネルギーを1000Jとした場
合には、キセノンランプを一回照射しただけでは、光デ
ィスク全体を十分に結晶化することはできなかった。し
かし、上記照射を数回繰り返すことにより、完全に結晶
化することができた。上記入力エネルギーWと、完全に
結晶化するための照射回数Nとの関係は、一回照射で完
全に結晶化する時のエネルギーをW0とすると、ほぼ、W
×NW0となっている。
上記実施例においては、光ディスク1を組み立ててか
ら、基板側より閃光照射を行なった。閃光照射をするプ
ロセスは、これに限るものではなく第6図に示すよう
に、記録膜形成後、あるいは保護膜形成後に閃光照射を
することもできる。すなわち、本発明における光ディス
ク作成プロセスは第6図のように、基板作成後、Sb−Se
−Bi記録膜を形成し、紫外線硬化樹脂保護膜を塗布・硬
化後、接着剤により貼り合せて光ディスクを得ている。
したがって、閃光照射により結晶化するプロセスは、第
6図中に,,で示す所に挿入することができる。
ガラス基板を用いた時には、,,のいずれの時点
において閃光照射をしても問題はなかったが、プラスチ
ック基板を用いた時には、実施例1で示したプロセスに
相当する第6図中の方法(光ディスク貼り合せ後に閃
光照射する方法)を採ると、基板表面(記録膜形成面
側)に微小な凹凸が発生することがあった。これを改善
する方法として、前記の,の方法について以下に述
べる。
実施例2 基板として、ポリカーボネート樹脂基板を用い該基板上
に、スパッタ法によりSb−Se−Bi記録膜を120nmの厚さ
に形成した。該ディスクに、実施例1で示した閃光発生
装置を用いて、閃光を照射した。閃光照射エネルギー
は、1000Jと低いエネルギーで結晶化を行なうことがで
きたが、該エネルギーでは、記録膜に亀裂が生じた。こ
れらは、基板と記録膜の熱膨張率が約1桁異なることに
よると考えられる。該亀裂は照射エネルギーを500J以下
にすることにより防止できるが、結晶化させるためのエ
ネルギーとしては少なすぎるために照射回数をふやす必
要がある。一方、基板表面の微小凹凸は発生しなかっ
た。照射エネルギーを600J,照射回数を4回として結晶
化を行ない、紫外線硬化樹脂保護膜を塗布・硬化させ、
接着剤で貼り合わせて光ディスクを得た。
実施例3 基板として、ポリカーボネート樹脂基板を用い該基板上
に、スパッタ法によりSb−Se−Bi記録膜を120nmの厚さ
に形成した。その後、紫外線硬化樹脂保護膜を30μmの
厚さに塗布形成し、紫外線照射により硬化させた。該デ
ィスクに、実施例1で示した閃光発生装置を用いて、閃
光を照射した。閃光を照射する方向は、基板側と保護膜
側の2方向があるが、保護膜側から照射することにより
良好な結晶状態と基板表面状態を得た。基板側から照射
した場合には、実施例1のディスク貼り合せ後に照射し
た時と同様に、基板表面に微小な凹凸が生ずることがあ
った。また、保護膜を形成することにより、実施例2で
生じたような記録膜の亀裂の発生はなかった。ただし、
保護膜の厚さを2μm以下にすると、閃光照射時に保護
膜にしわ状のふくれが生じたために、保護膜の厚さは2
μm以上、好ましくは5μm以上必要である。照射エネ
ルギーを2000Jとし、保護膜側から1回閃光照射するこ
とにより結晶化を行ない接着剤により貼り合わせて、光
ディスクを得た。
上記保護膜は、有機系保護膜を用いていたが、記録膜の
上にSiO2等の無機系保護膜を50nm〜1μm程度設けるこ
とにより、記録膜の亀裂を防ぐことも可能である。ま
た、無機系保護膜と有機系保護膜の複合とすることもで
き、この場合には、有機保護膜の厚さを2μm以下にす
ることもできる。
上記実施例において、基板側から閃光照射した時に基板
表面に微小凹凸が発生することがあるのは、基板自身が
閃光スペクトルの一部を吸収するためと考えられる。一
方、保護膜側から照射した場合には、照射エネルギーの
多くが記録膜で吸収され、基板へのダメージが少ないた
めに、基板表面の凹凸が生じにくいものと考えられる。
実施例4 上記実施例3においては、ディスク全体に閃光照射を施
こしたが、第7図に示すように、内周および外周にマス
クを設けることにより、光ディスクの一部を結晶化する
こともできる。第7図において、41はポリカーボネート
樹脂基板,42はSb−Se−Bi記録膜,42は厚さ30μmの紫外
線硬化樹脂保護膜,44は内周マスク,45は外周マスクであ
る。第7図のようなマスク閃光照射により得た光ディス
クの平面図を第8図に示す。第8図において、47は閃光
を照射し記録膜を結晶化した部分,46はマスクにより閃
光をカットし記録膜をアモルファス状態に保ったままの
部分である。通常,基板41に記録膜を設ける場合、最内
周および最外周の部分には記録膜を設けていないが、該
境界部分に閃光照射を行なうと該部分から記録膜のクラ
ックあるいは保護膜のはく離を生ずることがあった。こ
れは、閃光照射時に上記境界部分に熱が集中するためと
考えており、これを防止するためには第7図のように、
上記境界部分に閃光が照射されないような照射方法を採
用することが有効であった。すなわち、上記マスクによ
り、照射部分の熱が記録膜を通して未照射部分に拡散
し、上記のような熱的集中を防止できたと考えられる。
上述した実施例においては、内周外周にマスクを設けた
が、これに限るものではなく、光ディスクの任意の部分
をマスクして照射することにより、結晶状態とアモルフ
ァス状態を混在させることも可能である。
また、これまで光ディスク製作段階で光ディスクを結晶
化する方法について述べてきたが、これに限るものでは
なく、光ディスクに記録を行なった後、このデータの一
部あるいは全部を閃光照射により結晶化させ消去する方
法に適用できることは言うまでもない。
上記実施例においては、発光源としてキセノンランプを
用いたが、本発明はこれに限るものではなく、情報記録
媒体が半導体レーザ波長域を中心に広くエネルギー吸収
を起こすことから、各種のランプを用いることができ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、光ディスク全体を一括して、短時間に
結晶状態とすることができるので、光ディスクの生産性
が向上する効果がある。
又、本発明によれば、光ディスク全体に一様に閃光を照
射するために、レーザ光照射等に較べて、全体をむらな
く結晶化することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の閃光発生装置の要部断面
図、第2図は本発明の実施例で用いた光ディスクの要部
断面図、第3図は本発明での検討に用いた赤外線加熱装
置の要部断面図、第4図の本発明で検討に用いたレーザ
ビーム照射装置の概略断面図、第5図は本発明の一実施
例に用いた閃光・発生回路図、第6図は本発明で用いた
光ディスク製造プロセスを示すブロック図、第7図は本
発明による他の実施例を説明するための部分断面図、第
8図は本発明の一実施例により得られた光ディスクの平
面図である。 1…光ディスク, 2…閃光放電管, 3…光線, 4…反射鏡, 5…透明板, 11…ポリカーボネート樹脂基板, 12…記録膜, 13…保護膜。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に記録媒体を形成して成る光学的情
    報記録媒体の結晶化方法において、高出力の閃光光線を
    上記記録媒体全体に照射し、一括して該媒体の全体ある
    いは一部に結晶化を生ぜしめることを特徴とする光学的
    情報記録媒体の結晶化方法。
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