JPH06119671A - 光磁気ディスクおよびその記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は光磁気ディスク及び記録再生方法に関
し、１ビームオーバライト可能な二層構造の高密度対応
の光磁気ディスク及び記録再生方法を提供することにあ
る。 【構成】二層転写型高密度光磁気ディスクは交換結合し
た再生層と記録層からなる。再生時には記録層の磁化を
再生層に転写し、記録消去時には、再生層の磁化を記録
層に転写するよう、保磁力，交換結合力を制御する。 【効果】二層転写型高密度光磁気ディスクを用い高密度
再生ができ、かつレーザ強度を変調する光変調型での１
ビームオーバライトが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度記録再生可能な光
磁気ディスクの記録、再生機構に関し特にオーバーライ
ト可能な高密度の光磁気ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクのディスク上でのビーム径
は、レーザ光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡと
するとき約λ／ＮＡで与えられる。この時再生可能な最
短ピット長はビーム径の１／２のλ／２ＮＡとなる。高
密度記録のため、この値より小さいピットを読みだす方
式として従来考えられているものに、交換結合した記
録，再生の二層膜を用いる二層転写型高密度光磁気ディ
スクがある。

【０００３】この方式は特開平３−９３０５８に開示さ
れているように、再生する前に初期化磁石を用い再生層
の磁化を一方向に揃え、再生時にビーム照射スポット内
に生ずる温度分布を利用し、ある一定値以上の温度上昇
部のみの記録層の磁化を再生層に転写させるものであ
る。即ち再生層は再生する前には記録層によらず一様の
磁化方向となっており、再生時にはビームの照射部の後
部が最も温度上昇し、この部分でのみ記録層の磁化の転
写が起こる。従って磁化の転写はビームスポット全体で
起こるわけではなく、スポットの一部で起こり、このと
き転写されない部分は予め一方向に磁化が揃えられてい
るため、スポット径の１／２以下のピット情報も読み取
ることができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】一方最近ではデータの
高速転送が要求され、このために記録時の高速転送を行
うために１ビームでのオーバーライト技術が必須とな
る。特に高データ転送レートが可能な、レーザ強度を変
調する光変調型のオーバライト方式が要求されている。

【０００５】従来の二層転写型高密度光磁気技術は、記
録層に情報を記録し、温度条件に応じて再生層のマスク
効果により高密度再生を行うものである。この場合の情
報は記録層の磁化方向として記録されるため、データー
を書き換えるためには予め記録層の磁化を消去する必要
がある。このため記録時に消去，記録の２つの過程が必
要となり、レーザ強度を変調する光変調型での１ビーム
オーバーライトができないという問題点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決し目的
を達成するために、再生層の磁化は高密度再生を行うた
めに記録後一方向に揃えられる点を利用し、この状態を
消去状態として記録層に転写することにより達成され
る。

【０００７】すなわち再生時には従来と同じように、初
期化された再生層の一部が温度上昇により記録層の磁化
を転写し情報をよみだす。

【０００８】一方記録時にはレーザーパワーを消去パワ
ーと記録パワーのことなる２値に変調し、消去パワーで
は再生時と逆に再生層の磁化、即ち一方向に向けられた
磁化を記録層に転写するものとする。

【０００９】

【作用】記録層は情報を記録し保持する層として働き、
再生層は再生時にカー回転角による情報読み出し層とし
て、また消去過程での消去方向の転写層として働く。情
報は記録層には常時記録されているが、再生層は記録再
生直後初期化され一様磁化となる。

【００１０】再生時には再生スポット内の高温部のみ、
記録層の情報が再生層に転写されてくる。この転写され
た磁化を再生する。このとき他の部分はマスクとして働
く。再生層への転写は交換結合力を制御することにより
行う。

【００１１】消去時には再生と逆に、一方向に向いた再
生層の磁化に記録層の磁化が揃うように交換結合力を最
適化し行う。記録時は記録層のキュリー温度を越えた所
で適当な記録磁界を印加し記録を行う。

【００１２】外部磁界は少なくとも、記録消去時には記
録磁界として印加されている。このため、消去過程にお
いては、磁界が印加された状態であっても記録層の磁化
が、再生層の磁化に揃うよう交換結合力を制御する必要
がある。この外部磁界と交換結合力の関係は、記録用外
部磁界をＨｗとし、再生ビーム照射時の再生層の保磁力
をＨｃ’、交換結合力をＨｅｘ’とし、また、消去ビー
ム照射時の記録層の保磁力をＨｃ”、交換結合力をＨｅ
ｘ”とするとき

【００１３】

【数２】 −Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｗ＜−Ｈｃ”＋Ｈｅｘ” である。

【００１４】以上の過程を経ることにより、二層転写型
高密度光磁気ディスクを用い、レーザ強度を変調する光
変調型でオーバーライトが可能となる。

【００１５】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。図１は本発明
による光磁気ディスクの温度特性を示したものである。
光磁気ディスクは記録層１１、再生層１２の二層からな
る記録膜を用いる。記録再生装置は、ピックアップ１，
初期化磁石２，バイアス磁界からなる。

【００１６】図１（ａ）は再生時の磁化状態を示したも
のである。矢印は磁化方向を示している。再生層１２の
磁化は、初期化後一方向に揃う。この時記録層の磁化は
影響を受けない。レーザ照射後温度上昇部４では交換結
合力と、再生磁界３１により再生層の磁化は記録層の磁
化と同一方向となる。この部分で高密度再生が行われ
る。

【００１７】（ｂ）では記録時の磁化状態を示す。記録
時にはレーザ光を記録，消去の２値に変調し１ビームオ
ーバライトを行う。記録磁界３２は再生磁界と逆方向で
ある。記録層の磁化は温度上昇部５において、消去時に
は再生方向の磁化方向になり、記録時には記録磁界の磁
化方向となる。

【００１８】図２に本発明による光磁気ディスクの詳細
構造を示す。ディスクは基板１３，干渉膜１４，記録
膜，保護膜１５からなり、さらに記録膜は記録層１１，
再生層１２の二層からなる。基板はポリカーボネート
（ＰＣ）であり、従来の光磁気ディスクと同じようにト
ラッキング用のグルーブが設けられている。干渉膜、及
び保護膜は窒化シリコン膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）で形成される。
形成方法は、スパッタリングを用い、シリコンターゲッ
トを用い窒素雰囲気中の反応性スパッタリングにより形
成する。保護膜上にはさらに紫外線硬化樹脂を用いコー
トする。

【００１９】記録膜は、情報を記録，保持するための記
録層と、再生時に信号を読みだす再生層の二層からな
る。図３に記録膜の保磁力の温度変化を示す。記録層は
室温での保磁力が大きく、キュリー温度が低いことが必
要である。本実施例では、テルビウム（Ｔｂ），鉄（Ｆ
ｅ），コバルト（Ｃｏ）からなる非晶質合金（Ｔｂ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ）膜を用いた。この膜は室温で遷移金属（Ｔ
Ｍ）リッチ組成であり、室温での保磁力（Ｈｃ）は１０
ｋＯｅ、キュリー温度（Ｔｃ）は１９０℃である。一方
再生層は、保磁力が小さく、キュリー温度が高い材料が
必要であり、本実施例ではガドリニウム（Ｇｄ），鉄，
コバルト非晶質合金（Ｇｄ−Ｆｅ−Ｃｏ）膜を用いた。
この膜は室温で稀土類金属（ＲＥ）リッチ組成であり、
補償点が約１３０℃にある。室温での保磁力は、７００
Ｏｅ、キュリー温度は３００℃以上である。記録膜の作
製はマグネトロン方式のスパッタリングで行った。ター
ゲットには合金ターゲットを用い、同一チャンバー内で
記録再生二層膜の連続作製を行った。

【００２０】記録膜の磁化曲線を図４から図７に示す。
また図８に磁化モデルの説明図を示す。磁化モデルにお
いて上段が再生層を、下段が記録層を示す。白矢印が磁
化方向を示し、実線が遷移（ＴＭ）金属モーメントを、
破線が希土類（ＲＥ）金属モーメントを示す。記録層で
はＴＭリッチ組成であるので実線のＴＭモーメントが大
きく、磁化方向もこれと同一方向となる。再生層ではＲ
Ｅリッチ組成のためＲＥモーメントが大きい。

【００２１】図４に室温での磁化曲線を示す。保磁力の
小さな再生層は交換結合力により磁化曲線がわずかにシ
フトする。この時のシフト方向は記録層がＴＭリッチ、
再生層がＲＥリッチであるからそれぞれの保磁力を弱め
る方向にある。従って見かけの保磁力は

【００２２】

【数３】Ｈｃｒ１−Ｈｅｘｒ１ で与えられる。しかし再生層のマイナーループは図中の
破線で示されるため、初期化するためには

【００２３】

【数４】Ｈｃｒ１＋Ｈｅｘｒ１ の初期化磁界が必要となる。本実施例では図中に示すよ
うにバイアス磁界(Ｈｂ)を

【００２４】

【数５】Ｈｉｎｉ＞Ｈｃｒ１＋Ｈｅｘｒ１ の大きさに設定してある。

【００２５】この状態では、再生磁界Ｈｒｅａｄを印加
しても磁化状態に変化はない。

【００２６】次に図５に示す再生状態について考える。
再生光を照射した温度状態での磁化曲線は室温状態と同
じ二段階ループとなるが、再生状態では、再生磁界Ｈｒ
ｅａｄを印加した状態では、磁化状態は図中のＡ，Ａ’
の２つの状態を取る。すなわち交換結合力により、再生
層の磁化は記録層に揃う状態である。これにより記録さ
れた情報が、再生層に転写され再生が可能となる。この
状態はこの温度での保磁力をＨｃｒ２、交換結合力をＨ
ｅｘｒ２とすると

【００２７】

【数６】−Ｈｒｅａｄ＜−Ｈｃｒ２＋Ｈｅｘｒ２ なる状態にバイアス磁界Ｈｒｅａｄが設定されているこ
とが必要である。

【００２８】また磁界はビーム周辺に掛かるため、室温
状態図４において再生層の磁化が反転しないような条件
が必要となる。それは

【００２９】

【数７】−Ｈｒｅａｄ＞−Ｈｃｒ１＋Ｈｅｘｒ１ である。

【００３０】次に図６に示す消去状態について考える。

【００３１】消去状態では、これまでとは逆に記録層の
磁化が再生層の磁化に揃う特性となる。これは再生層の
保磁力が大きくなり、再生層の磁化反転より記録層の磁
化反転が最初に生ずるためである。この状態で、

【００３２】

【数８】−Ｈｗｒｉｔｅ＜−Ｈｃｗ３＋Ｈｅｘｗ３ を満たす記録磁界Ｈｗｒｉｔｅが印加された場合には、
記録層は常に再生層の磁化状態に揃うことになる。この
場合磁化状態は図中Ｂ，Ｂ’の２つの状態を取りうる
が、再生層は初期化磁石により一方向、この場合は上向
きに揃えられているので、記録層の磁化は、すべて上向
きとなり常にＢ’の状態となり、消去が可能となる。

【００３３】ただし消去過程においても、再生温度プロ
ファイルを経るため、この過程で再生プロセス、すなわ
ち再生層の磁化が、記録層の磁化に揃うプロセスは避け
なければならない。この為の条件として図５から、

【００３４】

【数９】Ｈｗｒｉｔｅ＞−Ｈｃｒ２＋Ｈｅｘｒ２ である必要がある。

【００３５】次に図７に示す記録状態について考える。
記録状態では記録層の温度はキュリー温度以上に上昇し
ているため、記録膜の磁化曲線は再生層のもののみとな
る。この時記録磁界Ｈｗｒｉｔｅは、この温度での再生
層の保磁力Ｈｃｒ４に対して

【００３６】

【数１０】Ｈｗｒｉｔｅ＞Ｈｃｒ４ であるため、このバイアス磁界方向に情報が書き込まれ
る。記録状態では再生層もキュリー温度付近であり、Ｔ
Ｍリッチとなっている。このため記録時には磁化は上向
きであるが、再生温度付近では補償温度以下であり、Ｒ
Ｅリッチとなっており、従って磁化方向は下向きとなっ
ている。これは図６ではＢの状態を示し、従って消去状
態Ｂ’とは逆の記録状態が成立する。

【００３７】本実施例では再生層に室温でＲＥリッチ組
成の磁性膜を用いている。このような膜では補償温度で
磁性膜の飽和磁化（Ｍｓ）が零となり、このため補償温
度付近では交換結合力が大きくなる。これは交換結合力
が

【００３８】

【数１１】Ｈｅｘ＝σｗ／（２Ｍｓ×ｔ） で表されるため、計算上は補償温度で交換力は無限大と
なる。補償温度を消去温度、具体的には記録層のキュリ
ー温度付近に設定することにより本実施例の磁化曲線、
温度特性となる。

【００３９】以上のような温度特性をもつ記録膜では、
再生時には、ビームスポット上に温度分布が生じ、ビー
ムスポットの一部分のみが反転し、高密度再生を行なう
ことができる。さらにレーザー光を２つの段階に変調す
ることにより、低レベルで、消去、高レベルで記録とい
う１ビームオーバライトが可能となる。

【００４０】本実施例では補償温度のある材料を用いた
が、必ずしも補償温度設定によりこの特性を達成する必
要はなく、膜特性の組合せによって達成した場合でも１
ビームオーバライトと高密度再生は達成される。

【００４１】本実施例によれば交換結合力を制御したこ
とにより、二層転写型高密度光磁気ディスクを用い、１
ビームオーバライトを可能とすることができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、保磁力，交換結合力及
びバイアス磁界を制御することにより、再生時には記録
層の磁化を再生層に転写し高密度再生を行い、記録消去
時には、記録層の磁化を再生層の磁化に揃えることによ
り記録，消去が可能となる。これにより、１ビームオー
バライトができ、高密度再生可能な光磁気ディスク及び
記録再生方法が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す光磁気ディスクの記録
再生方法を示す図である。

【図２】本発明の一実施例を示す光磁気ディスクを示す
図である。

【図３】本発明の光磁気ディスクに用いる記録膜の特性
図である。

【図４】本発明の光磁気ディスクに用いる記録膜の室温
での磁化曲線図である。

【図５】本発明の光磁気ディスクに用いる記録膜の再生
温度での磁化曲線図である。

【図６】本発明の光磁気ディスクに用いる記録膜の消去
温度での磁化曲線図である。

【図７】本発明の光磁気ディスクに用いる記録膜の記録
温度での磁化曲線図である。

【図８】図４から７に用いる磁化モデルの説明図であ
る。

【符号の説明】

１…ピックアップ、２…初期化用磁石、３…バイアス磁
界、３１…再生磁界、３２…記録磁界、４…再生温度
部、５…記録温度部、１１…記録層、１２…再生層、１
３…基板、１４…干渉膜、１５…保護膜。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に少なくとも情報を記録し保持する
   記録層と、レーザを照射し情報を読みだす再生層の２層
   が形成され、初期化磁界により予め再生層の磁化が一方
   向に揃えられ、再生時にレーザ照射スポット内の一部が
   温度上昇により高温化し、記録層の磁化が再生層に転写
   され、この照射スポット内の転写された情報のみを読み
   出す方式の光磁気ディスクに於て、 記録用外部磁界をＨｗとし、再生ビーム照射時の再生層
   の保磁力をＨｃ’、交換結合力をＨｅｘ’とし、また、
   消去ビーム照射時の記録層の保磁力をＨｃ”、交換結合
   力をＨｅｘ”とするとき 【数１】 −Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｗ＜−Ｈｃ”＋Ｈｅｘ” であることを特徴とする光磁気ディスク。
2. 【請求項２】請求項１記載の光磁気ディスクにおいて、
   再生層に補償温度を有する遷移−希土類合金磁性膜を用
   い、その補償温度を記録層のキュリー温度近傍とするこ
   とを特徴とした光磁気ディスク。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の光磁気ディスクに
   対し、初期化磁界と同一方向に記録磁界を印加し、記録
   時のレーザービーム強度を高低２値に変調することによ
   り、記録，消去を同時に行うことを特徴とした光磁気デ
   ィスクの記録再生方法。
4. 【請求項４】請求項３記載の光磁気ディスクの記録再生
   方法において、再生時に再生磁界を印加し、この再生磁
   界と大きさがほぼ同じで極性の異なる磁界を記録磁界と
   したことを特徴とする請求項１記載の光磁気ディスクの
   記録再生方法。