JPH05258372A - 光磁気ディスク及びその光磁気ディスクの記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 初期化磁界中でも記録層の情報が再生層に転
写できる二層転写型高密度光磁気ディスクを提供するこ
と、およびこの光磁気ディスクを利用して２ビームベリ
ファイ可能な記録・再生方法を提供すること。 【構成】 情報を記録し保持する記録層とレーザを照射
し情報を読み出す再生層との二層からなり、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おいて、再生
層の保磁力を室温でＨｃ、再生温度でＨｃ’、再生層が
記録層から受ける交換結合力を室温でＨｅｘ、再生温度
でＨｅｘ’、外部印加磁界をＨｂとするとき、保磁力と
交換結合力が、Ｈｃ’＜Ｈｅｘ’、保磁力、交換結合力
および外部印加磁界が、−Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｂ＜Ｈ
ｃ＋Ｈｅｘとなる条件を満たす構成とし、外部磁界が印
加された状態でも再生層に磁化が転写され、高密度再生
ができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は二層構造の高密度記録再
生可能な光磁気ディスク、およびその光磁気ディスクに
対する記録、再生方法に係り、特にベリファイ可能な高
密度の光磁気ディスクおよびその記録再生方法に関す
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。このとき再生可能な
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出す
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て再生
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。すなわ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。したが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。

【０００４】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２ビーム
を用いて記録直後に記録信号の確認再生を行う２ビーム
ベリファイ機能が使用される。この方法では、記録後１
回転した後ベリファイする従来の方法に比べ約２倍の転
送速度となる。また通常２ビームの間隔は数μｍ〜数十
μｍであり、１ピックアップ内に二つの光学系が形成さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の二層
転写型高密度光磁気技術では、再生の前に再生層の磁化
を一方向に揃える必要があるため、初期化用の外部磁界
を用いていた。しかし、この初期化磁界について考慮さ
れていないため、従来の二層転写型高密度光磁気ディス
クに、１ピックアップの２ビームベリファイ機能を用い
ることはできなかった。

【０００６】すなわち二層転写型高密度光磁気ディスク
では、記録した直後には再生層の磁化が一様方向に初期
化されておらず、また再生前に初期化しないと高密度情
報の再生ができないという問題がある。そのため従来方
法では、初期化用の永久磁石を用いて初期化していた。
また、再生時には再生層の磁化反転を補助するため再生
磁界を用いており、この磁界は初期化磁界と反対方向で
ある。したがって初期化磁界の影響が再生ビーム上にま
で及ぶと従来例では読み出しができなくなってしまうと
いう問題点があった。さらに、２ビームによるベリファ
イでは、記録ビームとベリファイ用再生ビームの間隔が
数十μｍ程度しか離れておらず、記録ビームとベリファ
イ用ビームの間で、従来のように永久磁石を用い初期化
する場合には、どうしても再生ビーム上まで初期化磁界
が影響を及ぼしてしまうことは避けられなかった。

【０００７】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その第１の目的は、初期化磁界中
でも記録層の情報が再生層に転写できる二層転写型高密
度光磁気ディスクを提供することにある。また、第２の
目的は、この光磁気ディスクを利用した２ビームベリフ
ァイ可能な記録・再生方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、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出す再
生層との二層からなり、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おいて、再生層の保磁力を室温で
Ｈｃ、再生温度でＨｃ’、再生層が記録層から受ける交
換結合力を室温でＨｅｘ、再生温度でＨｅｘ’、外部印
加磁界をＨｂとするとき、保磁力と交換結合力がＨｃ’
＜Ｈｅｘ’の関係にあり、保磁力、交換結合力および外
部印加磁界が−Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｂ＜Ｈｃ＋Ｈｅｘ
の関係を満足するように設定することによって達成され
る。

【０００９】この場合、前記再生層を補償温度を有する
磁性膜から構成し、再生時の温度を補償温度近傍に設定
することが好ましく、この光磁気ディスクに対しては前
記外部印加磁界Ｈｂを記録ビーム照射位置から、少なく
とも記録ビーム照射後ベリファイ用再生ビームが照射さ
れるまでの間に温度降下が生じ、媒体温度がほぼ室温ま
で降下する点までにわたって印加することが必要であ
る。

【００１０】

【作用】記録層は情報を記録する層として働き、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。再生時には再
生ビームのうちの高温部のみ記録層の情報が再生層に転
写されこれを再生する。

【００１１】この動作原理を説明するため光磁気ディス
クの状態を、室温状態、再生温度状態、記録温度状態の
３種に分け、各状態について、保磁力の温度変化、磁化
曲線を用い説明する。本説明用には記録、再生層とも遷
移金属（ＴＭ）リッチの磁性膜を用いた。

【００１２】図５に保磁力の温度変化を示す。図に示す
ように、記録、再生層の室温状態での保磁力をそれぞれ
Ｈｃ１、Ｈｃ２とし、キュリー温度をそれぞれＴｃ１、
Ｔｃ２とする。各層の間には交換結合力が働いておりそ
れぞれが受ける交換結合力をＨｅｘ１、Ｈｅｘ２とす
る。図６は磁化曲線である。室温での状態は磁化曲線に
みられるように二段階のループを描く。保磁力の大きい
ループが記録層であり、小さいものが再生層である。図
中の磁化状態モデル図の説明を図７に示す。上段が再生
層を、下段が記録層を示し、白矢印が磁化を示し、実線
がＴＭモーメントを、破線がＲＥモーメントを示す。図
５に示す磁化曲線は記録、再生層ともＴＭリッチ層なの
で、実線のＴＭモーメントが大きく磁化方向と一致して
いる。交換結合力はこのＴＭあるいはＲＥのモーメント
どうしが同一方向に向こうとする力を示す。

【００１３】図６の磁化曲線では、再生層は記録層から
交換結合力を受けループがシフトする。したがって本来
の保磁力を、 Ｈｃ１ としたとき、見かけ上の保磁力は、 Ｈｃ１＋Ｈｅｘ１ で与えられる。このＨｅｘ１は再生層が記録層から受け
る交換結合力を示している。

【００１４】再生前には再生層は初期化される必要があ
るため初期化磁界Ｈｉｎｉを、 Ｈｉｎｉ＞Ｈｃ１＋Ｈｅｘ１ の条件で印加する必要がある。

【００１５】次に記録状態を考える。消去されたディス
ク上に情報を記録する場合を考えると、消去はこの例で
は負方向（下向き）に行われている。記録時には記録層
のキュリー温度以上の温度まで上昇しているため磁化曲
線は再生層のみとなる。記録磁界Ｈｒｅｃはこの例では
正方向（上向き）に印加され、その大きさは、 Ｈｒｅｃ＞Ｈｃ１’’ と記録温度での再生層の保磁力Ｈｃ１’’よりも大きく
設定されている。したがって記録状態では再生層の磁気
モーメントは記録磁界の方向にならい、温度降下時に記
録層の磁化も記録磁界の方向にならうことになる。情報
を書き込むときには、予め前の情報が消去されており、
その消去方向は記録磁界の方向とは逆方向である。した
がってレーザ光強度を変調することにより高パワーでは
情報が記録され（上向き磁化、１）、低パワーではされ
ない（下向き磁化、０）ことになる。

【００１６】次に再生状態について考える。再生パワー
では磁化曲線に示されるように二段階の磁化曲線となる
が、特に再生層の磁化曲線はマイナーループを描くと
き、そのループは完全に一定方向の磁界中で描かれてい
る。すなわち零磁界中での再生層の磁化は記録層と同じ
であり、常に一定方向となる。したがってこの温度状態
では常に再生層は記録層と同じ磁化方向となり、記録層
の情報を再生層で読み出すことができる。

【００１７】さらに磁界を印加してもある一定磁界まで
はこの状態を維持できることがわかる。その大きさは、
このときの保磁力および交換結合力をそれぞれＨｃ
１’、Ｈｅｘ１’とすると、この限界磁界Ｈｌは、 Ｈｌ＜−Ｈｃ１’＋Ｈｅｘ１’ である。

【００１８】このときバイアス磁界Ｈｂを、 −Ｈｃ１’＋Ｈｅｘ１’＞Ｈｂ＞Ｈｃ１＋Ｈｅｘ１ Ｈｂ＞Ｈｃ’’ とすると記録、再生、初期化すべて同一磁界で満足され
ることがわかる。そして、このバイアス磁界を２ビーム
上に印加することにより高密度ディスクの２ビームベリ
ファイが可能となる。

【００１９】すなわち、この手段では、交換結合力を制
御し、初期化磁界が印加された状態でも印加された磁界
とは逆方向に交換結合力で反転することができる構成と
し、これにより情報が記録された後、記録磁界により再
生層が反転し、さらにその後ベリファイ用ビームにてベ
リファイを行う。これにより初期化磁界と反対の弱い磁
界を再生補助磁界として印加する必要はなく、記録直後
でも初期化およびベリファイが可能となる。

【００２０】

【実施例】図１に本発明の実施例を示す。図１は本実施
例による光磁気ディスクおよび光磁気ディスクに対して
記録、再生を行う際の概略構成を示す説明図である。

【００２１】光磁気ディスク１０は記録層１１、再生層
１２の二層からなる記録膜を用いる。記録再生装置は記
録用ピックアップ１、再生用ピックアップ２の２ピック
アップ構造であり、記録および初期化磁界発生用のバイ
アス磁界発生用磁石３を光磁気ディスク１０の記録膜を
挾んで前記ピックアップ１，２に対向する位置に設けて
ある。

【００２２】図２に本発明による光磁気ディスク１０の
詳細構造を示す。光磁気ディスク１０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
前述のように記録層１１、再生層１２の二層からなる。
基板１３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１４および保護膜１５は窒化シ
リコン膜（Ｓｉ₃Ｎ₄）で形成される。これらの干渉膜１
４および保護膜１５は、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１５上にはさらに紫外線硬化樹脂によってコーティグ
が施される。

【００２３】記録膜は、前述のように情報を記録、保持
するための記録層１１と、再生時に信号を読み出す再生
層１２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１１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（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）からな
る非晶質合金（Ｔｂ−Ｆｅ−Ｃｏ）膜を用いた。この膜
は室温で遷移金属（ＴＭ）リッチ組成であり、室温での
保磁力（Ｈｃ）は１０ｋＯｅ、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、７００Ｏｅ、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。

【００２４】記録膜の磁化曲線を図４に示す。室温での
磁化曲線は記録層１１、再生層１２の磁化曲線の合成さ
れたもので、二段階のループを描く。保磁力の小さな再
生層１２は交換結合力により磁化曲線がわずかにシフト
する。このときのシフト方向は記録層１１がＴＭリッ
チ、再生層１２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。したがって見かけの保磁力は Ｈｃ１−Ｈｅｘ１ で与えられる。しかし再生層１２のマイナーループは図
中の破線で示されるようになるため、初期化するために
は再生層１２がＴＭリッチ組成の場合と同様に、 Ｈｃ１＋Ｈｅｘ１ 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、 Ｈｂ＞Ｈｃ１＋Ｈｅｘ１ の大きさに設定してあり、記録直後でも初期化が可能で
ある。

【００２５】次に記録状態を考える。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１２のもののみとなる。このとき
記録磁界に相当するバイアス磁界Ｈｂは、この温度での
再生層１２の保磁力Ｈｃ１’’に対して、 Ｈｂ＞Ｈｃ１’’ 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。

【００２６】情報を書き込むときには、予め前の情報が
消去されており、その消去方向は記録磁界の方向とは逆
方向である。したがってレーザ光強度を変調することに
より高パワーでは情報が記録され（上向き磁化、１）、
低パワーではされない（下向き磁化、０）ことになる。

【００２７】次に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、再生状態での再生層の磁化曲線は、マイ
ナーループに見られるように、そのループは完全に一方
向の磁界中で描かれている。すなわち零磁界中での再生
層の磁気モーメントは記録層にならい、常に一定方向と
なる。この状態はこの温度での保磁力をＨｃ１’、交換
結合力をＨｅｘ１’とすると、 −Ｈｃ１’＋Ｈｅｘ１’＜０ なる関係にあり、さらに、 Ｈｂ＜−Ｈｃ１’＋Ｈｅｘ１’ なる状態にバイアス磁界Ｈｂが設定されているため、こ
の磁界中でも再生層の磁化は、記録層の磁気モーメント
にならうことがわかる。

【００２８】本実施例では再生層１２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、 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。したがって、 Ｈｅｘ１＜Ｈｅｘ１’ となり、本実施例の磁化曲線、温度特性となる。

【００２９】以上のような温度特性をもつ記録膜では、
記録状態の直後は、記録層１１、再生層１２とも記録磁
界方向に向くが、消去された状態では磁化は、バイアス
磁界により再生層１２の磁化のみが反転し記録磁界方向
に向く。すなわちベリファイ用再生ビームの直前では記
録状態は、磁化曲線上のａ，ｂの二点上にある。したが
って再生層１２の磁化は、記録層１１の状態によらず常
に上向きである。この状態から再生を行うと再生温度時
にはそれぞれａ’，ｂ’の二点となり記録層１１の磁化
によりそれぞれの情報を得ることができる。このときビ
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。

【００３０】本実施例によれば交換結合力を制御するこ
とにより初期化方向と同じ方向の磁界中でも再生層１２
への情報の転写が行える。その結果、二層転写型高密度
光磁気ディスクを２ビームベリファイすることができ
る。

【００３１】また、このときバイアス磁界Ｈｂの印加範
囲は、記録ビーム照射点から、少なくとも記録ビーム照
射後ベリファイ用再生ビームが照射されるまでの間に温
度降下が生じ、媒体温度がほぼ室温まで降下する点まで
とする必要がある。その結果記録点では記録磁界とし
て、温度降下点では初期化磁界として働く。図１に示す
本実施例では１ビックアップで２ビームを用いたベリフ
ァイ方式であるので、再生ビーム位置を超えて印加され
ている。本実施例のように再生ビーム位置を超えて印加
することにより、再生後、再びバイアス磁界により初期
化されるため記録、初期化磁界をすべて一つの磁界でま
かなうことができる。

【００３２】

【発明の効果】これまでの説明で明らかなように、本発
明によれば以下のような効果がある。

【００３３】すなわち、再生層の保磁力を室温でＨｃ、
再生温度でＨｃ’、再生層が記録層から受ける交換結合
力を室温でＨｅｘ、再生温度でＨｅｘ’、外部印加磁界
をＨｂとしたとき、保磁力と交換結合力が、Ｈｃ’＜Ｈ
ｅｘ’の関係にあり、保磁力、交換結合力および外部印
加磁界が、−Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｂ＜Ｈｃ＋Ｈｅｘの
関係にあるように構成した請求項１記載の発明によれ
ば、外部印加磁界が保持力と交換結合力の和よりも小さ
く、限界磁界の上限よりも大きく設定しているので、記
録、再生、および初期化を全て同一磁界で行うことが可
能になり、初期化磁界中でも記録層の情報を再生層に転
写することができる。

【００３４】再生層を補償温度を有する磁性膜から構成
し、再生時の温度を補償温度近傍に設定した請求項２記
載の発明によれば、再生層の磁化を記録層の状態によら
ず常に一定に保持できるので、記録層の磁化により、記
録層と再生層の両者からそれぞれ情報を得ることが可能
になる。

【００３５】請求項１または２記載の光磁気ディスクに
対し、外部印加磁界を記録ビーム照射位置から、少なく
とも記録ビーム照射後ベリファイ用再生ビームが照射さ
れるまでの間に温度降下が生じ、媒体温度がほぼ室温ま
で降下する点までにわたって印加する請求項３記載の発
明によれば、外部磁界が印加された状態でも記録層の情
報が再生層に転写されるため、２つのビームが近接した
状態であっても使用することができ、２ビームベリファ
イが可能となる。

【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と、こ
の光磁気ディスクに対して記録再生を行う際の概略構成
を示す説明図である。

【図２】実施例に係る光磁気ディスクの構造を示す断面
図である。

【図３】実施例に係る光磁気ディスクに用いる記録膜の
特性図である。

【図４】実施例に係る光磁気ディスクに用いる記録膜の
磁化曲線である。

【図５】本発明に係る光磁気ディスクの動作を説明する
記録膜の特性図である。

【図６】本発明に係る光磁気ディスクの動作を説明する
記録膜の磁化曲線である。

【図７】図４および図６に用いられる磁化モデルの説明
図である。

【符号の説明】

１ 記録用ピックアップ ２ 再生用ピックアップ ３ バイアス磁界発生用磁石 １０ 光磁気ディスク １１ 記録層 １２ 再生層 １３ 基板 １４ 干渉膜 １５ 保護膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 情報を記録し保持する記録層とレーザを
   照射し情報を読み出す再生層との二層からなり、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おいて、 再生層の保磁力を室温でＨｃ、再生温度でＨｃ’、再生
   層が記録層から受ける交換結合力を室温でＨｅｘ、再生
   温度でＨｅｘ’、外部印加磁界をＨｂとするとき、保磁
   力と交換結合力が、 Ｈｃ’＜Ｈｅｘ’ の関係にあり、保磁力、交換結合力および外部印加磁界
   が、 −Ｈｃ’＋Ｈｅｘ’＜Ｈｂ＜Ｈｃ＋Ｈｅｘ の関係にあることを特徴とする光磁気ディスク。
2. 【請求項２】 前記再生層が補償温度を有する磁性膜か
   らなり、再生時の温度が補償温度近傍に設定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の光磁気ディスク。
3. 【請求項３】 ２ビームを用い記録直後に記録情報の確
   認を行うベリファイ機能を有する光磁気ディスクに対し
   て記録再生を行う光ディスクの記録再生方法において、 請求項１または２記載の光磁気ディスクに対し、前記外
   部印加磁界Ｈｂを記録ビーム照射位置から、少なくとも
   記録ビーム照射後ベリファイ用再生ビームが照射される
   までの間に温度降下が生じ、媒体温度がほぼ室温まで降
   下する点までにわたって印加することを特徴とする光磁
   気ディスクの記録再生方法。