JP2859473B2 - 光磁気記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク等の光
磁気メモリー素子に光変調記録によるオーバーライトを
行う方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光磁気ディスク等の光磁気メモリ
ー素子は、情報の書き換え可能な高密度・大容量のメモ
リー素子として注目されている。中でも、情報の書き換
えに際して情報の消去を必要としない、いわゆるオーバ
ーライトができる光磁気メモリー素子の必要性は年々高
まっている。

【０００３】上記オーバーライトの方法としては、磁界
変調記録と、交換結合膜を利用した光変調記録が考えら
れている。

【０００４】磁界変調記録によるオーバーライトでは、
一定強度の光ビームを光磁気メモリー素子の所定の記録
領域に照射しながら、磁気ヘッドから記録情報に応じて
反転する磁界をその記録領域に印加することにより情報
を記録している。この磁気ヘッドには、高周波の強磁界
を発生できるように、ハードディスク装置等で採用され
ているスライダーを備えた浮上型の磁気ヘッドが用いら
れている。

【０００５】光変調記録によるオーバーライトでは、１
９８７年度応用物理学会春期予稿集の第７２１頁、講演
番号２８ｐ−ＺＬ−３に記載されているように、ガラス
基板上に磁性体からなるメモリー層と補助層を積層した
二層構造の交換結合膜からなる光磁気メモリー素子が使
用されている。オーバーライトを行う場合、まず、初期
化用磁石により補助層の磁化を一方向に揃える。それか
ら、補助磁石によりメモリー層の所定の記録領域に前記
方向とは逆方向に磁界を印加しながら、情報に応じて光
強度が強弱に変化する光ビームをその記録領域に照射す
ることにより、情報を記録している。

【０００６】また、第１３回日本応用磁気学会学術講演
概要集（１９８９年）の第１９２頁、講演番号２８ｐ−
ＺＬ−３には、ガラス基板上に磁性体からなる初期化
層、制御層、記録補助層、情報記録層を積層した四層構
造の交換結合膜からなる光磁気メモリー素子が紹介され
ている。初期化層の磁化は予め一方向に揃えられてお
り、動作時に反転されることはない。オーバーライトを
行う場合、補助磁石により情報記録層の所定の記録領域
に前記方向とは逆方向に磁界を印加しながら、情報に応
じて光強度が強弱に変化する光ビームをその記録領域に
照射することにより、情報を記録している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の磁界
変調記録によるオーバーライトでは、磁気ヘッドが浮上
を開始する時、磁気ヘッドを搭載したスライダーは光磁
気メモリー素子上を滑走するため、光磁気メモリー素子
に傷が付いたり、磁気ヘッドがクラッシュすることがあ
るという問題点を有している。すなわち、光磁気メモリ
ー素子の大きな特徴である非接触による情報の記録・再
生が犠牲になっている。

【０００８】また、二層構造の交換結合膜からなる光磁
気メモリー素子を使用した光変調記録によるオーバーラ
イトでは、初期化のために、数ｋＯｅの磁界を発生する
大きな初期化用磁石を必要とするという問題点を有して
いる。

【０００９】四層構造の交換結合膜からなる光磁気メモ
リー素子を使用した光変調記録によるオーバーライトで
は、予め初期化層の初期化を行っておけば、それ以降、
新たに初期化する必要はないが、製造時、各層の保磁力
とキュリー温度が所定値になるように制御することが困
難であるという問題点を有している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光磁気記録
方法は、上記の課題を解決するために、基板上に情報を
記録する垂直磁化膜が形成され、記録トラックの方向に
駆動されている光磁気メモリー素子に、一定の大きさの
外部磁界を前記垂直磁化膜に対して垂直方向に印加しな
がら、長円形の断面を有し情報に応じて光強度を強弱に
変調した光ビームを、その長円形の長軸が記録トラック
とほぼ平行になるように照射し、垂直磁化膜に光強度が
強の光ビームを照射しながら走査することで、光ビーム
が照射されている領域の磁化を一旦消失させることによ
って上記領域の磁化の方向を外部磁界の方向に向かせ、
上記走査中に光強度を弱とすることで、隣接する走査後
の領域の磁化により生じる反磁界によって磁化の方向が
外部磁界の方向とは反対方向の領域を垂直磁化膜に形成
することにより、情報の書き換えを行うことを特徴とし
ている。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、光ビームの光強度が強の
とき、光ビームが照射されている垂直磁化膜の領域は、
温度上昇により保磁力が低下するので、磁化は外部磁界
の方向を向く。一方、光ビームの光強度が弱のとき、光
ビームが照射されている垂直磁化膜の領域は、温度低下
により磁化が増大するので、この磁化は光ビームが照射
されている領域に隣接する領域の磁化より生じる外部磁
界の方向とは反対向きの反磁界と強く相互作用し、反磁
界の方向に向く。これにより、初期化用磁石を用いるこ
となく、光変調記録によるオーバーライトを実現でき
る。

【００１２】しかも、光ビームの断面は長円形になって
おり、その長軸を記録トラックとほぼ平行になるように
したので、光ビームが照射されている垂直磁化膜の領域
の駆動方向側の領域の磁化は、これに隣接する領域の磁
化より生じる外部磁界の方向とは反対向きの反磁界と強
く相互作用するが、光ビームが照射されている垂直磁化
膜の領域の反駆動方向側の領域の磁化より生じる反磁界
の影響をあまり受けない。これにより、安定した光変調
記録によるオーバーライトを実現できる。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例について図１ないし図７に
基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１４】本実施例で使用する光磁気メモリー素子と
しての光磁気ディスクは、図５に示すように、円盤状の
光透過性のある基板１上に光磁気記録媒体層２を設けた
構成になっている。通常、基板１の光磁気記録媒体層２
側には、光ビーム５を案内するためのガイドトラック
（図示されていない）が形成されている。

【００１５】上記の光磁気記録媒体層２は、例えば、第
１の誘電体膜、磁性体からなる垂直磁化膜、第２の誘電
体膜を基板１側から順次積層した三層構造になってい
る。第１および第２の誘電体膜は、垂直磁化膜を保護す
る働きをする。また、第１の誘電体膜は、磁気カー効果
を強調する働きもする。なお、第２の誘電体膜上にさら
に反射膜を設けた四層反射膜構造にしてもよい。

【００１６】三層構造の光磁気記録媒体層２を有する光
磁気ディスクは、具体的には例えば、ポリカーボネイト
からなる基板１上に、第１の誘電体膜としてＡｌＮを８
０ｎｍ、垂直磁化膜としてＤｙ₂₀Ｆｅ₅₆Ｃｏ₂₄を１００
ｎｍ、第２の誘電体膜としてＡｌＮを８０ｎｍ、順次形
成することにより得られる。この垂直磁化膜の室温にお
ける保磁力は５ｋＯｅ、キュリー温度は２００℃であっ
た。

【００１７】また、四層反射膜構造の光磁気記録媒体層
２を有する光磁気ディスクは、具体的には例えば、ポリ
カーボネイトからなる基板１上に、第１の誘電体膜とし
てＡｌＮを８０ｎｍ、垂直磁化膜としてＤｙ₂₀Ｆｅ₅₆Ｃ
ｏ₂₄を２０ｎｍ、第２の誘電体膜としてＡｌＮを２５ｎ
ｍ、反射膜としてＡｌを５０ｎｍ、順次形成することに
より得られる。

【００１８】本実施例で使用する光磁気記録再生装置と
しての光磁気ディスク装置（図５）は、基本的には、光
磁気ディスクの基板１側に配置された光学ヘッド３と、
光磁気ディスクの光磁気記録媒体層２側に光学ヘッド３
に対向して配置された電磁石６から構成されている。

【００１９】光学ヘッド３は、半導体レーザー等の光源
を有しており、光源からの出射光を集光し、光磁気記録
媒体層２に光ビーム５を照射する対物レンズ４を備えて
いる。光ビーム５の断面形状は長円形になっている。

【００２０】電磁石６は、円柱状の磁気コア７と、磁気
コア７に巻回されたコイル８から構成されており、光ビ
ーム５が照射されている光磁気記録媒体層２に一定の大
きさの外部磁界Ｈexを光磁気記録媒体層２に対して垂直
方向に印加できるようになっている。

【００２１】上記の構成において、オーバーライト、す
なわち、重ね書きによる情報の書き換えを行うとき、所
定方向に回転駆動されている光磁気ディスクに電磁石６
より一定の大きさの外部磁界Ｈexを光磁気記録媒体層２
に対して垂直方向（下向き）に印加しながら、情報に応
じて光強度を強弱に変調した光ビーム５を照射する。

【００２２】光ビーム５は、図２に示すように、光磁気
ディスクの記録トラック２１上に長円形の光スポット２
２を形成する。長円形の長軸は記録トラック２１の方向
とほぼ平行になるように設定されている。

【００２３】光ビーム５の光強度を図３の（ａ）に示す
ように変化させた場合のオーバーライト動作について説
明する。ここで、縦軸は光強度を示しており、横軸は時
間を示している。

【００２４】（ａ）のように光ビーム５の光強度を変化
させたときの光磁気記録媒体層２における垂直磁化膜の
磁化の様子を同図の（ｂ）に示す。磁化の方向は上向
き、または、下向きの矢印で示されている。また、光磁
気記録媒体層２のトラック方向の位置と、その位置に照
射される光ビーム５の光強度が対応するように図示され
ている。

【００２５】光ビーム５の光強度が消去パワーレベルＰ
_E （ハイレベル）にあるとき、垂直磁化膜の磁化の方向
は外部磁界Ｈexの方向、すなわち、下向きになる。これ
に対して、光ビーム５の光強度がゼロ（ローレベル）に
されると、磁化の方向は前記下向きの磁化により生じる
反磁界（破線で示されている）の方向、すなわち、上向
きになる。

【００２６】本実施例では、光スポット２２の長軸を記
録トラック２１とほぼ平行になるようにしたので、図１
に示すように、光ビーム５が照射されている光磁気記録
媒体層２における垂直磁化膜の領域２３（斜線で示され
ている）の回転方向側の領域２３ａの磁化は、これに隣
接する領域２４ａの磁化より生じる外部磁界Ｈexの方向
とは反対向きの反磁界（破線で示されている）と強く相
互作用するが、光ビーム５が照射されている垂直磁化膜
の領域２３の反回転方向側の領域２３ｂに隣接する領域
２４ｂは領域２３ａから離れているので、領域２３ａの
磁化は領域２４ｂの磁化より生じる反磁界の影響をあま
り受けない。

【００２７】ところで、情報の記録は、光ビーム５が照
射されている領域２３の全体に対して行われるのではな
く、回転方向側の領域２３ａで行われる。そして、この
領域２３ａは、上記のように、領域２４ｂの磁化より生
じる反磁界の影響をあまり受けない。これにより、領域
２４ｂの磁化が上向きの場合に、領域２３ａにおける上
向きの反磁界が弱められることがなくなるので、安定し
た光変調記録によるオーバーライトを実現できる。

【００２８】これに対し、図６および図７の比較例に示
すように、記録トラック２１上の光スポット２３が円形
の場合、光ビーム５が照射されている光磁気記録媒体層
２における垂直磁化膜の領域２５（斜線で示されてい
る）には、回転方向側に隣接する領域２６ａの磁化より
生じる外部磁界Ｈexの方向とは反対向きの反磁界（破線
で示されている）が印加されるだけでなく、反回転方向
側に隣接する領域２６ｂの磁化より生じる反磁界も同等
に印加される。このため、領域２５の上向きの反磁界が
弱められることがあり、光変調記録によるオーバーライ
トの信頼性が損なわれる。

【００２９】このように、長円形の断面を有する光ビー
ム５を用いて、長軸を記録トラック２１とほぼ平行にす
ることにより、安定した光変調記録によるオーバーライ
トを実現できる。

【００３０】また、上記の光磁気記録媒体層２の垂直磁
化膜は、交換結合膜ではなく単層膜であるので、その保
磁力およびキュリー温度の許容範囲が広い。このため、
光磁気ディスクの製造が容易である。

【００３１】さらに、電磁石６は一定の外部磁界Ｈexを
印加するだけであるので、光磁気ディスクにあまり近づ
ける必要がない。このため、非接触で光磁気ディスクの
記録・再生を行える。

【００３２】上記のオーバーライト動作について、図４
に基づいて、さらに詳しく説明すれば、以下のとおりで
ある。

【００３３】光ビーム５の光強度を、（ａ）のように変
化させた場合を考える。光ビーム５の光強度は、初め、
消去パワーレベルＰ_E （ハイレベル）にあり、時刻ｔ₂
に記録パワーレベルＰ_L （ローレベル）に下がり、時刻
ｔ₃ に再び消去パワーレベルＰ_E に戻るとする。なお、
消去パワーレベルＰ_E とは垂直磁化膜をキュリー温度以
上に昇温できるレーザーパワーであり、記録パワーレベ
ルＰ_L とは垂直磁化膜をキュリー温度にまで昇温できな
いレーザーパワーであり、通常ゼロである。

【００３４】このように光ビーム５の光強度を変化させ
たときの光磁気記録媒体層２における垂直磁化膜の磁化
の様子を同図の（ｂ）〜（ｆ）に示す。なお、磁化の方
向は上向き、または、下向きの矢印で示されていると共
に、光磁気記録媒体層２のトラック方向の位置と、その
位置に照射される光ビーム５の光強度とが対応するよう
に図示されている。

【００３５】時刻ｔ₁ では、光ビーム５の光強度は消去
パワーレベルＰ_E にあるので、光ビーム５が照射されて
いる垂直磁化膜の領域１１はキュリー温度以上に昇温さ
れている（斜線はキュリー温度以上であることを示して
いる）。このため、領域１１の磁化は消失している。領
域１１の両側の領域１２・１２はキュリー温度よりも低
いために磁化を有するが、高温であるため、その大きさ
は小さい。領域１２の磁化の方向は、領域１２よりもさ
らに外側にある領域１３の磁化（外部磁界Ｈexの方向、
すなわち、下向き）により生じる反磁界（破線で示され
ている）の方向、すなわち、外部磁界Ｈexの方向とは反
対の上向きになっている。

【００３６】時刻ｔ₂ になるまで、光ビーム５の光強度
は消去パワーレベルＰ_E にあるので、光磁気ディスクの
回転に伴ってキュリー温度以上に昇温されている領域１
１は（ｃ）のように右に移動し、この移動に伴って下向
きの磁化を有する領域１３も右に広がっていく。これ
は、光ビーム５の光強度が消去パワーレベルＰ_E にある
とき、磁化の方向は外部磁界Ｈexの方向に揃っていくた
めである。

【００３７】時刻ｔ₂ で光ビーム５の光強度が記録パワ
ーレベルＰ_L に下げられると、領域１１・１２の温度は
急激に低下する。これにより、領域１２の磁化が大きく
なるので、領域１３の磁化により生じる反磁界との相互
作用が大きくなる。このために上向きの磁化を有する領
域１２が増大して、（ｄ）に示すように、領域１２ａ・
１２ａが形成される。また、領域１２ａの上向きの磁化
により生じる反磁界により下向きの磁化を有する領域１
４が形成される。

【００３８】時刻ｔ₃ で再び光ビーム５の光強度が消去
パワーレベルＰ_E に上げられると、（ｅ）に示すように
光ビーム５が照射されている領域１１はキュリー温度以
上に昇温され、この領域１１の磁化は消失する。また、
これに伴って、領域１４も減少して、領域１４ｂにな
る。

【００３９】時刻ｔ₄ では、キュリー温度以上に昇温さ
れている領域１１が（ｆ）のように右に移動し、この移
動に伴って下向きの磁化を有する領域１４ｂが右に広が
って領域１４ａになる。これは、前述のように、光ビー
ム５の光強度が消去パワーレベルＰ_E にあるとき、磁化
の方向は外部磁界Ｈexの方向に揃っていくためである。

【００４０】以上のようにして、記録パワーレベルＰ_L
の光ビーム５の照射により、光磁気記録媒体層２の垂直
磁化膜に外部磁界Ｈexとは反対方向の上向きの磁化を有
する領域１２ａを形成できる。

【００４１】長円形の断面を有する光ビーム５は、半導
体レーザーの出射光をそのまま用いると得られる。ま
た、プリズムでビーム形状を整形してもよい。さらにま
た、１９８４年度応用物理学会秋季予稿集の第５５頁、
講演番号１３ｐ−Ｅ−４に記載されているように、Ａ／
Ｏ（Acoustic/Optic）変調器を複数の異なる周波数で駆
動することにより擬似的に長円形の光ビーム５を形成し
てもよい。

【００４２】長円形の長軸と単軸の比は、基本的には１
を越えればよく、この比が大きくなるほど、領域２３ａ
（図１）は領域２４ｂの磁化より生じる反磁界の影響が
小さくなる。

【００４３】以上の実施例では、光磁気メモリー素子の
一例として、光磁気ディスクを挙げて説明したが、光磁
気カードや光磁気テープ等にも応用できる。

【００４４】

【発明の効果】本発明に係る光磁気記録方法は、以上の
ように、基板上に情報を記録する垂直磁化膜が形成さ
れ、記録トラックの方向に駆動されている光磁気メモリ
ー素子に、一定の大きさの外部磁界を前記垂直磁化膜に
対して垂直方向に印加しながら、長円形の断面を有し情
報に応じて光強度を強弱に変調した光ビームを、その長
円形の長軸が記録トラックとほぼ平行になるように照射
し、垂直磁化膜に光強度が強の光ビームを照射しながら
走査することで、光ビームが照射されている領域の磁化
を一旦消失させることによって上記領域の磁化の方向を
外部磁界の方向に向かせ、上記走査中に光強度を弱とす
ることで、隣接する走査後の領域の磁化により生じる反
磁界によって磁化の方向が外部磁界の方向とは反対方向
の領域を垂直磁化膜に形成することにより、情報の書き
換えを行う方法であるので、初期化用磁石を用いること
なく、安定した光変調記録によるオーバーライトを実現
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録方法を示すものであり、光
ビームに照射されている領域に印加される反磁界を示す
説明図である。

【図２】長円形の断面を有する光ビームにより形成され
た光スポットと、記録トラックとの関係を示す説明図で
ある。

【図３】本発明の光磁気記録方法の基本を示す説明図で
あり、（ａ）は光ビームの光強度の時間変化を示してお
り、（ｂ）は垂直磁化膜の磁化の様子を示している。

【図４】光磁気記録方法の詳細を示す説明図であり、
（ａ）は光ビームの光強度の時間変化を示しており、
（ｂ）ないし（ｆ）は垂直磁化膜の磁化の様子を時間経
過を追って示している。

【図５】光磁気ディスク装置の概略の構成図である。

【図６】図１に対する比較例を示すものであり、光ビー
ムに照射されている領域に印加される反磁界を示す説明
図である。

【図７】図２に対する比較例を示すものであり、円形の
断面を有する光ビームによる光スポットと記録トラック
との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 光磁気記録媒体層 ５ 光ビーム ６ 電磁石 １１ 領域 １２ 領域 １２ａ 領域 １３ 領域 １４ 領域 １４ａ 領域 １４ｂ 領域 ２１ 記録トラック ２３ 領域 ２３ａ 部分 ２３ｂ 部分 ２４ａ 領域 ２４ｂ 領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三枝 理伸 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (72)発明者 太田 賢司 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−127347（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−177039（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−24046（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 11/10 586 G11B 11/10 551

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に情報を記録する垂直磁化膜が形成
   され、記録トラックの方向に駆動されている光磁気メモ
   リー素子に、一定の大きさの外部磁界を前記垂直磁化膜
   に対して垂直方向に印加しながら、長円形の断面を有し
   情報に応じて光強度を強弱に変調した光ビームを、その
   長円形の長軸が記録トラックとほぼ平行になるように照
   射し、垂直磁化膜に光強度が強の光ビームを照射しなが
   ら走査することで、光ビームが照射されている領域の磁
   化を一旦消失させることによって上記領域の磁化の方向
   を外部磁界の方向に向かせ、上記走査中に光強度を弱と
   することで、隣接する走査後の領域の磁化により生じる
   反磁界によって磁化の方向が外部磁界の方向とは反対方
   向の領域を垂直磁化膜に形成することにより、情報の書
   き換えを行うことを特徴とする光磁気記録方法。