JPH02289948A

JPH02289948A - 光磁気記録方法

Info

Publication number: JPH02289948A
Application number: JP30755489A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Osato; 陽一大里
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-12-07
Filing date: 1989-11-29
Publication date: 1990-11-29
Anticipated expiration: 2013-08-27
Also published as: JP2790685B2

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、光磁気記録媒体にレーザ光等の光ビームを照
射しながらバイアス磁界を印加することによって信号の
記録を行なう方法に関する。

［従来の技術］近年、高密度・大容量のメモリとして、光ビームを用い
て記録或いは再生を行なう光メモリの開発が盛んに行な
われている。中でも、光磁気記録媒体は、書き換えが可
能な光メモリとして大いに注目されている。このような
光磁気記録媒体への記録は通常、該媒体の磁性層の磁化
方向を所定方向に揃えておき、媒体に所定方向と反対方
向のバイアス磁界を印加しながら、記録信号に応じて強
度変調された光ビームを照射することによって行なわれ
る。また、再生は上記の如《信号が記録された媒体に偏
光ビームを照射し、磁気光学効果によってその偏光方向
が変化するのを利用して行なわれる。

しかしながら、上記の記録方法においては、信号の書き
換えを行なう際に一旦磁性層の磁化方向を揃える、即ち
先に記録された信号を消去する必要があった。これに対
し、特開昭５１−１０７１２１号等では、媒体に一定強
度の光ビームを照射しながら、信号に応じて極性が反転
するバイアス磁界を印加することによって、上記消去過
程が不要な、所謂オーバーライト可能な記録方法が提案
されている。また、特開昭６３ｉ５３７５２号或いは特
開昭６２−１７５９４８号等では、互いに交換結合した
２つの磁性層を有する光磁気記録媒体に、強度変調され
た光ビームを照射することによってオーバーライトを行
なう方法が提案されている。

一方、より高密度に、より高速に記録を行うためには、
１つの記録ビッ１・の表わす情報が、光磁気記録膜の磁
化方向（上向き、下向き）に対応した２値だけでは限界
がある、これは、現在の光磁気記録媒体の記録密度が、
記録に用いる半導体レーザーの波長（現在約８　０　０
　ｎｍ）でほぼ決まってしまうためである。例えば記録
密度を２倍に上げようとするなら、約８００／．ｒｒ＝
　５７０ｎｍの波長の半導体レーザーが必要であるが、
これが使えるのは遠い将来である。

ところが、例えば、磁性層に記録された記録ビッ１・が
４値を示すようにできれば、記録密度は２倍になる。そ
して、この４値記録の場合、従来の２値の記録と同じ速
度で記録再生が可能であるとすると、記録再生速度も２
倍になる。このような４値の記録を行なう方法が、米国
特許第４，６］．２，５８７号に提案されている。この
方法は、吸収波長の異なる２つの磁性層を有する光磁気
記録媒体に互いに波長が異なり、独立に強度変調された
２本の光ビームを照射することによって記録を行なうも
のである。

［発明が解決しようとする課題〕しかしながら、上記米国特許の記録方法は、記録前に２
つの磁性層の磁化方向を揃えておかねばならず、オーバ
ーライトが出来ないといった問題点があった。また、２
本の光ビームを用いている為、光源が２つ必要で、記録
装置の構成が複雑で高価なものであった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、簡単
で安価な構成の記録装置を用いて、４値の信号のオーバ
ーライトが可能な光磁気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］本発明の上記目的は、垂直磁気異方性を示す第１の磁性
層と、該第１の磁性層よりも高いキュリー温度及び室温
における低い保磁力を有し、第１の磁性層と交換結合さ
れた第２の磁性層とから成り、前記それぞれの磁性層に
働く交換力が第２の磁性層の保磁力よりも低い光磁気記
録媒体を用いて、この媒体に光ビームを照射しながらバ
イアス磁界を印加することによって信号を記録する光磁
気記録方法において、前記光ビームのパワーとバイアス磁界の極性を前記信号
に応じて以下の４つの状態に変調し、４値の記録を行な
うことによって達成される。

（ａ）光ビームが前記媒体を第１の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向の極性を有する第１の状態、（ｂ）光ビームが前記媒体を第２の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向の極性を有する第２の状態、（ｃ）光ビームが前記媒体を第１の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイ？ス磁界が所定
方向と反対方向の極性を有する第３の状態、（ｄ）光ビームが前記媒体を第２の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向と反対方向の極性を有する第４の状態。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

第１図Ａは本発明の記録に用いる光磁気記録媒体の一例
を示す略断面図である。第１図において、ブリグループ
が設けられた透光性の基板１上に、第１の磁性層２と第
２の磁性層３が積層されている。第１磁性層２は低いキ
ュリー点（ＴＬ）と高い保磁力（Ｈ■）を有し、第２磁
性層３は、高いキュリー点（Ｔ．）と低い保磁力（ＨＬ
）を有する。ここで「高い」、「低い」とは両磁性層を
比較した場合の相対的な関係を表わす（保磁力は室温に
おける比較）。ただし、通常は第１磁性層２のＴＬは７
０〜１８０℃、Ｈ．は、３〜２０ＫＯｅ　．第２磁性層
３（ＩＴ）Ｔ．は１００〜４ｏｏ℃、？Ｌは０１〜２　
ＫＯｅ稈度の範囲内にするとよい。

各磁性層の材料には、垂直磁気異方性を示し且つ磁気光
学効果を呈するものが利用できるが、ＧｄＣｏ，　Ｇｄ
Ｆｅ，　ＴｂＦｅ，　ＤｙＦｅ，　ＧｄＴｂＦｅ，　Ｔ
ｂＤｙＦｅＧｄＦｅＣｏ．　ＴｂＦｅＣｏ．　ＧｄＴｂ
Ｃｏ，　ＧｄＤｙＦｅＣｏ．　ＴｂＤｙＦｅＣｏ．Ｈｏ
ＧｄＦｅＣｏ等の希土類元素と遷移金属元素との非品質
磁性合金が好ましい。

本発明に使用する光磁気記録媒体では、第１の磁性層と
第２の磁性層とが交換結合によって結合されている。ま
た、これらの磁性層は、ＨＨを第１の磁性層の室温にお
ける保磁力、Ｉ’｛ｔ．を第２の磁性層の室温における
保磁力、Ｍ５■を第２の磁性層の飽和磁化、ｈ２を第２
の磁性層の膜厚、σ，を二層間の磁壁エネルギーとした
ときに、以下の関係式を満足する。

層２に対して安定な向きに配列させようとする交換力を
示す。この関係式は、記録によって最終的に完成される
ビットの磁化状態が安定に存在できるようにするための
ものである。つまり、上記の関係を満たすことは、結局
第１磁性層と第２磁性層それぞれの磁性層に働く交換力
が室温で、それぞれの磁性層の保磁力よりも小さいこと
である。

両磁性層を上述のような特性とするためには、例えば、
第１磁性層と第２磁性層の間にＭ８の大きな（即ち保磁
力の小さな）磁性層を設けることが有効である。

交換結合された２層の磁性層においては、交換力が２層
の磁化方向を同方向（平行）に向けようと働く場合と、
逆方向（反平行）に向けようと働く場合とがある。どち
らになるかは、夫々の磁性層の組成によって決まるが、
本発明の記録方法は、媒体がどちらの場合であっても、
同様に用いることが出来る。

第１図Ｂは、本発明の方法に用いる光磁気記録媒体の他
の構成例を示す略断面図である。第ｌ図Ｂにおいて第１
図Ａと同一の部材には同一の符号を付し詳細な説明は省
略する。本例においては、第１磁性層２と第２磁性層３
との間に、前述したようにこれらの間の交換力を調整す
る為の第３の磁性層４が設けられている。また、第１磁
性層２に相接して、第１磁性層よりも大きな磁気光学効
果を示す（即ち、より高いキュリー温度を有する）第４
の磁性層５が設けられている。そして、第１及び第４の
磁性層は、これらの磁化方向が常に安定な方向を向《よ
うに、強い交換力で結合されている。このような第４の
磁性層５を設けることによって、信号の再生時番こより
大きなＣ／Ｎ比を得ることが出来る。

上記４つの磁性層の上下には、これらの磁性層の腐食を
防止する為、ＳＬ３Ｎ４等の誘電体から成る保護Ｎ６，
７が設けられている。また保護層７には、接着層８を介
して、基板１と同様の材料から成る貼り合せ用基板９が
接着されている。貼り合わせ用基板９にも、２から７ま
での層を積層し、これを接着すれば表裏で記録・再生が
可能となる。

上記のような磁性層を、希土類一遷移金属非品質合金で
形成する場合、成膜方法としては、通常スパッタリング
、電子ビーム蒸着等が用いられる。磁性膜の飽和磁化、
保磁力などの調整は、膜中の希土類元素と遷移金属元素
の組成比を変えることで行なう。例えばスバッタ装置を
用いて、主として希土類元素を含むターゲット（蒸発源
）と主として遷移金属元素を含むターゲットを同時にス
パッタリングし、それぞれのスバッタ速度を調節するこ
とで、形成する膜の組成を調整することが行なわれてい
る。また保護層の形成にもスパッタリング、電子ビーム
蒸着がよく用いられる。

以上説明した光磁気記録媒体に関しては、前述の特開昭
６３−１５３７５２号等にも詳細に説明されている。即
ち、本発明は従来の２値信号のオーバーライトに用いら
れているのと同様の媒体を用いることの出来るものであ
る。

第２図は、本発明の記録方法を実施するための光磁気記
録再生装置の一例を示す概略図である。

第２図において、３５は前述のような構成を有するディ
スク状の光磁気記録媒体である。この媒体３５は不図示
のモータによって回転され、記録再生ヘッド３１にＪ：
って情報の記録及び再生が行なわれる。記録再生ヘッド
３１は、媒体３５に照射される光ビームを発する半導体
レーザ等の光源と、例えば電磁石から成るバイアス磁界
印加手段を有している。この記録再生ヘッド３１は、記
録信号源３２から入力される記録信号によって駆動され
る。また、記録再生ヘッド３１は、検光子及び光検出器
を内蔵している。そして、再生時に一定光量で照射され
る光ビームの媒体３５による反射光を検光子を通してこ
の光検出器で受光し、その出力を再生回路３３に送るこ
とによって記録信号を再生する。この信号再生の原理は
、前述の米国特許第４，６１２，５８７号と同様である
。

第３図は、本発明の記録方法の一実施例を説明する為の
模式図である。第３図において、４角の枠は上列が第１
磁性層、下列が第２磁性層を示す。また枠内の矢印は各
記録状態における磁性層の磁化の方向を示す。また枠の
下の矢印は、媒体に印加されるバイアス磁界Ｈａの極性
を示す。

また枠の上の矢印は媒体に照射される光ビームのパワー
を表わす。本実施例は、交換力が磁化を反平行に向ける
ように働く媒体を用いた場合を示す。

本実施例においては、第２図々示の信号源３２からの信
号に従って、記録再生ヘッド３１は、２種類（第１種と
第２種）のパワーに変調されたレーザービームをディス
ク面に照射する。第１種のレーザーバワーＰＬは該ディ
スクを第１磁性層２０キュリー温度付近まで昇温するだ
けのパワーであり、第２種のレーザーバワーＰＩ＋は該
ディスクを第２磁性層３のキュリー温度付近まで昇温可
能なパワーである。即ち、両磁性層２、３の保磁力と温
度との関係の概略を示した第４図において、第１種のレ
ーザーパワーＰＬはＴＬ付近、第２種のレーザーバワー
Ｐ．はＴ。付近までディスクの温度を上昇できる。

同時に記録信号源３２からの信号に従って、その極性を
切り換えながら、レーザービームの照射位置に常温で第
２磁性層３だけを配向させることが可能なバイアス磁界
Ｈ８を加える。バイアス磁界ＨＢは通常５００ｅ〜ｌＯ
Ｏ００ｅ程度である。

このレーザーパワー値とバイアス磁界ＨＢの方向の組み
合わせにより次の４値の記録が可能となる。

第３図において、紀録前の磁化の状態は、■或いは■゜
のいずれであっても構わない。ここで、ａに示すように
バイアス磁界Ｈ，を上向き（この方向をプラスとする）
に印加しつつ、第１種のレーザーパワーＰＬを加えるこ
とにより、第１磁性層２はそのキュリー温度付近まで昇
温するが、第２磁性層３は、この温度でビッｌ・が安定
に存在する保磁力を有しており、バイアス磁界により磁
化は上を向く。この第１種の記録では、第２磁性層３の
磁化の向きに対して安定な向き（ここでは反平行）に第
１磁性層２の磁化が配列する力？交換力）を受ける。こ
のようにして状態Ｉ或いは■゜のいづれからもａに示ず
のようなビットが形成される。

次に第３図において、バイアス磁界Ｈ．をｂのように、
上向きに印加しつつ、第２種のレーザーバワーＰ■を加
えることにより、第２磁性層３のキュリー温度近《まで
ディスクを昇温させる。

このとき第２磁性層３の磁化は、第４図において補償？
Ｂ度Ｔｃを超えて温度上昇すると、向きが逆向きに変わ
る。（すなわち第３図において上向き（１）から、下向
き（↓）に変化する。）更に、ディスクが第２磁性層３
のキュリー温度Ｔ．近くまで昇温されると、第２磁性層
３の磁化は、バイアス磁界Ｈａの方向、つまり上向き（
１）となる。続いて記録ビットがレーザービームの集光
点を離れて、降温し、第４図において補償温度Ｔｅ以下
になると、第２磁性第層３の磁化は、上向（Ｔ）から、
下向き（ｊ）に変化する。続いてビットが第１磁性層の
キュリー温度ＴＬ以下になると、第１磁性層に、第２磁
性層３に対して安定な向き、つまり上向き（１）に磁化
が発生ずる。

更に、形成されたビットが室温まで降温する過程で、第
２磁性層の保磁力がバイアス磁界Ｈ．より小さくなり、
第２磁性層の磁化反転が起こる。

（つまり下向き（↓）から上向き（↑）きに変化する。

）このようにしてＩ，Ｉ’の状態のいづれからもｂに示す
ようなビットが形成される。

次に第３図において、バイアス磁界ＨＩ１を下向きに（
この方向をマイナスとする）に印加しつつ第１種のレー
ザーパワーＰＬを照射すると、Ｉ，■゜のいづれからも
Ｃのようなビットが形成される。

次に第３図において、バイアス磁界ＨＢを下向きに加え
つつ第２種のレーザーバワーＰ　ｏを照射すると、Ｉ，
Ｉ’のいづれからもｄのようなビッ１・が形成される。

このように記録ビットの状態ａ，．ｂ，ｃ，ｄは、記録
時のバイアス磁界Ｈ．の方向とレーザーのパワーで制御
され、記録前の状態には依存しないので、重ね書き（オ
ーバーライト）が可能である。

東』ｌ性上ブリグループ、ブリフォーマット信号の刻まれたポリカ
〜ボネー１・製ディスク基板に、スパッタリングにより
、保護層Ｓｌ３Ｎ４、磁性層Ｔｂ＋Ｊｅｙｇ（：Ｏ＋　
．磁性層Ｇｄ＋ａＤｙＪＱａｏＣ：Ｏ＋ａ　Ｎ保護層Ｓ
ｉＪ４の各層をこの順に成膜した。各層の成膜条件及び
膜厚、磁気特性等を表−１及び表−２に示す。

表−１　成膜条件表−２次に、膜形成を終えた上記の基板を、ホットメルト接着
剤を用いて、ポリカーボネートの貼り合わせ用基板と貼
り合わせ、光磁気ディスクを作製した。

この光磁気ディスクを記録再生装置にセットし、線速度
約８　ｍ／ｓｅａ．で回転させながら約１μｍに集光し
た８３０ｎｍの波長のレーザービーム及びバイアス磁界
Ｈａを、］．ＭＨｚの周波数で変調させながら、照射し
た。この際、下記表−４のようにバイアス磁界Ｈ．とレ
ーザーバワーを組み合わせてそれぞれ順次４通りの記録
を行った。

表−４その後、１ｍＷのレーザービームを照射して再生を行っ
たところ、それぞれの記録信号の再生ができた。

次に、上紀の記録を行った領域に同様の記録を０．　７
５ＭＨｚの同波数で行なった。

この結果、前に記録されたＩＭＨｚの信号成分は検出さ
れず、０．７５ＭＨｚの信号成分のみが検出されオーバ
ーライトが可能であることが確認された。

４通りの各記録の再生信号をオシロスコープで観察する
と、第１と第３の紀録再生信号はそれぞれ極性が反対で
信号振幅は約４００ｍＶであった。

また、第２と第４の記録再生信号はそれぞれ極性が反対
で信号振幅は約２５０ｍＶであった。

これらの結果から４通りの記録はそれぞれ４通りの独立
の信号として再生可能（即ち４値記録が可能）であるこ
とがわかった。

次に、本実施例のディスクのカー回転角を第５図に示す
測定器により測定した。第５図において、半導体レーザ
ー５１からの光は検光子５４を通過して、電磁石５３に
挟まれたディスク５７にほぼ垂直に（約５度傾いて）入
射、反射される。

反射光は検光子５５を通過して光パワーメーター５２に
達する。検光子５４の回転位置と光パワーメーター５２
に達する。検光子５４の回転位置と光パワーメーター５
２の出力が、Ｘ−Ｙレコーダー５６に記録される。

第１から第４の各記録状態に対応するカー回転角は次に
ようにして測定する。第１の記録状態へは、電磁石５３
によりディスクの記録膜の第１、第２磁性層を一方向に
磁化する。次に、第２磁性層だけが磁化反転する大きさ
（例えば２ＫＯｅ）の磁界を反対方向に加える。

次に、検光子５４を回転させながら、光パワーメーター
５２の出力が極小になる位置を探す。

第２の記録状態へは、第１の記録と同方向に、両磁性層
を一方向に磁化すればよい。第３の記録状態へは第１の
記録と反対方向に、両磁性層を一方向に磁化した後、第
２磁性層の磁化だけを反転させる。

第４の記録状態へは、第２の記録と反対方向に両磁性層
を一方向に磁化すればよい。

それぞれの記録状態に対応する光パワーメーター出力の
極小位置（消光位置）を測定したところ、第１、第２の
記録状態は、第３、第４の記録状態と対称であって、第
１、第２、第３、第４それぞれの回転角は、　＋０．　
３２度、　＋０．２０度、　−０．　３２度、一〇，２
度であった（プラス、マイナスの符号は便宜上付けた。

アルミ反射膜での消光位置なＯ度とする）。

上記実施例においては、第１及び第２磁性層の間に、磁
化を反平行にしようとする交換力が働く場合を示したが
、磁化を平行にしようとする交換力が働《場合に関して
も同様に４値の記録が可能である。

第６図は、磁性層間に磁化を平行にしようとする交換力
が働き、これらの磁性層が第４図のような特性を有する
場合の記録の過程を説明する模式図である。ここでバワ
ーＰ．，Ｐ．．，磁界Ｈ８の大きさは第３図の場合と同
様である。記録前の磁化は、Ｊ或いはＪ゜のいずれの状
態であっても構わない。この媒体に、バイアス磁界ＨＢ
を上向きに加えると、第２の磁性層の磁化は上向きとな
る。そして、バワーＰ　ｌ．の光ビームを照射すること
によって第１の磁性層の磁化が消失する。

そして、光ビームが通過して温度が下がると、第１磁性
層に第２の磁性層からの交換力が働いて、上向きの磁化
が現われる。このようにして、ａに示すようなビットが
形成される。

次に、上紀媒体にバワーＰＨの光ビームを照射すると、
両磁性層の磁化が消失する。ここでバイアス磁界ＨＩｌ
を上向きに印加しておくと、光ビームの通過後、まず第
２磁性層に上向きの磁化が現われる。媒体の温度が補償
温度Ｔ。以下となると、この第２の磁性層の磁化が反転
して下向きとなる。そして、媒体の温度がＴＬ以下とな
ると、第１磁性層に、第２磁性層からの交換力によって
下向きの磁化が現われる。更に、媒体の温度が室温まで
下がると、第２磁性層の磁化がバイアス磁界によって上
向きに配向される。このようにして、Ｊ或いはＪ゛のい
ずれの状態からもｂ゜のようなビットが形成される。

バイアス磁界Ｈ．を下向きに加えなからバワＰｔの光ビ
ームを照射すると、ａ゛の場合と同様のプロセスが、極
性だＧづ反対となって生じ、Ｃに示すようなビットが形
成される。また、バイアス磁界ＨＢを下向きに加えなが
らパワーＰ　Ｉ＋の光ビームを照射すると、１）゜の場
合と同様のプロセスが、極性だけ反対となって生じ、ｄ
“に示すようなビットが形成される。

上述のように両磁性層の磁化が平行な状態で安定な媒体
を用いた場合でも、本発明の方法で４値の記録が可能で
ある。尚、第３図又は第６図々示のプロセスにおいて、
記録前の状態がｂ，　ｄｂ’　，ｄ’　に示す状態であ
るどきも、全く同様のプロセスで４値の記録が行なわれ
ることば明らかである。即ぢ、本発明の方法は４値信号
のオーバーライトを可能とするものである。

［発明の効果］以上詳細に説明したように、所定の特性を有する光磁気
記録媒体に対して、極性を反転可能なバイアス磁界と、
大きさの変わるレーザーバワーとを、記録信号にしたが
って、次の４通りの組合わせに制御しつつ加えることにより、従来の２値記録と同じ
記録再生装置を用いオーバーライト可能な４値の記録を
行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第ｌ図Ａ及び第１図Ｂは各々本発明の方法に用いられる
光磁気紀録媒体の構成例を示す略断面図、第２図は本発
明の方法に用いられる光磁気記録再生装置の一例を示す
概略図、第３図は本発明の記録方法の一実施例を説明す
る為の模式図、第４図は第３図で説明した方法に用いら
れる磁性層の保磁力の温度特性を示す図、第５図はカー
回転角の測定器の構成を示す概略図、第６図は本発明の
記録方法に交換力が平行に働く媒体を用いた場合の記録
過程を示す模式図である。ｌ：ブリグループ付の透光性基板、２，３，４．５：磁性層、６　７：保護層、８：接着層、９：貼り合わせ用基板、３１・記録再生ヘッド３２，記録信号源３３：再生回路３５：光磁気記録媒体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）垂直磁気異方性を示す第１の磁性層と、該第１の
磁性層よりも高いキュリー温度及び室温における低い保
磁力を有し、第１の磁性層と交換結合された第２の磁性
層とから成り、前記それぞれの磁性層に働く交換力が第
２の磁性層の保磁力よりも低い光磁気記録媒体を用いて
、この媒体に光ビームを照射しながらバイアス磁界を印
加することによって信号を記録する光磁気記録方法にお
いて、前記光ビームのパワーとバイアス磁界の極性を前記信号
に応じて以下の４つの状態に変調することによって４値
の記録を行なうことを特徴とする光磁気記録方法。（ａ）光ビームが前記媒体を第１の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向の極性を有する第１の状態、（ｂ）光ビームが前記媒体を第２の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向の極性を有する第２の状態、（ｃ）光ビームが前記媒体を第１の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向と反対方向の極性を有する第３の状態、及び、（ｄ）光ビームが前記媒体を第２の磁性層のキュリー温
度付近まで加熱するパワーを有し、バイアス磁界が所定
方向と反対方向の極性を有する第４の状態。