JP2005502148A - 磁区拡大技術の磁界特性を改善するヘッド装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、記憶層及び読取層を有する光磁気記録媒体（１０）を読み取るヘッド装置に関する。このヘッド装置は、記憶層から読取層へレーザ加熱により書込マークをコピーするのに用いられる磁界を発生する改良型磁界発生手段を有する。この磁界発生手段は、記録媒体（１０）の表面に垂直な磁界成分において所定の磁界勾配及び／又は所定の極大値を発生するよう構成されている。したがって、空間的な重なりの幅は減少し、分解能及び／又はパワーマージンの向上したものが得られる。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録又は記憶層及び拡大又は読取層を有する磁気増幅光磁気システム（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ａｍｐｌｉｆｙｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ：ＭＡＭＭＯＳ）ディスクのような光磁気記録媒体から情報を読み取るヘッド装置及び読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気記憶システムにおいて、記録されるマークの最小幅は、その回折限界、すなわち当該フォーカシングレンズの開口数（ＮＡ）と当該レーザ波長とによって決まる。この幅を小さくすることは、一般的にはより短い波長のレーザとより大なるＮＡのフォーカシング光学系に基づく。光磁気記録においては、レーザパルス化磁界変調（Ｌａｓｅｒ Ｐｕｌｓｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＬＰ−ＭＦＭ）を用いることにより、かかる光学的回折限界よりも小さくその最小ビット長を短くすることができる。ＬＰ−ＭＦＭにおいて、ビット遷移は、磁界のスイッチングと当該レーザのスイッチングにより引き起こる温度勾配とによって決定される。この方法において記録される小さな三日月形状のマークを読み取るために、磁気超解像（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｓｕｐｅｒ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ：ＭＳＲ）又は磁区拡大（Ｄｏｍａｉｎ Ｅｘｐａｎｓｉｏｎ：ＤｏｍＥｘ）法を用いなければならない。これらの技術は、幾つかの静磁気的又は交換結合されたＲＥ−ＴＭ層を備える記録媒体に基づいている。ＭＳＲによれば、光磁気ディスクの読取層は、読取中に隣接ビットを隠すように構成されるとともに、磁区拡大に応じて、スポットの中心における磁区が拡大される。ＭＳＲに対する磁区拡大技術の有利性により、当該回折限界を下回る長さのビットも、同様の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）のまま当該回折限界スポットに匹敵するサイズのビットとして検出可能である。ＭＡＭＭＯＳは、静磁気的に結合される記憶及び読取層に基づいた磁区拡張法であり、当該読取層における拡大磁区の拡大化及び崩壊のために磁界変調が用いられる。
【０００３】
ＭＡＭＭＯＳのような上記磁区拡大技術においては、外部磁界の補助を受けつつレーザ加熱をすることにより記憶層からの書込マークが読取層にコピーされる。この読取層の低い保磁力のために、そのコピーされたマークは、当該光スポットを満たすように拡大することになり、マークサイズには依存しない飽和信号レベルで検出可能となる。外部磁界の反転により拡大磁区は崩壊される。一方、記憶層におけるスペースにはコピーされず、何ら拡大は生じない。
【０００４】
ＭＡＭＭＯＳ技術は、極めて小さなマークが飽和信号で再生可能である、という優れた効果を有する。しかし、レーザパワーのマージンは、マークサイズが小さくなるにつれ大きく減るものなので、次のような作用のために解像度を制限してしまう。かかるパワーが低すぎると、信号は何ら検出されず、高すぎると隣接ビットからの偽似信号が誤った読取を引き起こす。
【０００５】
パワーマージン／解像度を増強させるこれまでの方法は、より小さな光スポット（より短い波長，より大なるＮＡ）と最適化された磁気特性の温度依存性を有する材料とを用いることである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、解像度及び／又はパワーマージンを向上させることができる磁区拡大記録媒体から読み取りを行うヘッド装置及び読取装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、請求項１に記載したようなヘッド装置及び請求項１７に記載したような装置によって達成される。
【０００８】
したがって、当該所定の勾配及び／又は局部最大値により、記録媒体の保磁力特性と漂遊磁界との空間的な重複の幅が短くされる。これにより解像度及び／又はパワーマージンを上げることができる。
【０００９】
他の効果的な発展形態は従属請求項に規定される。
【００１０】
以下、本発明を好適実施例に基づき添付図面を参照して詳述する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
先ず好適な実施例を、図１に示されるようなＭＡＭＭＯＳディスクプレーヤに基づいて説明する。図１は、この好適実施例によるディスクプレーヤの構成を概略的に示している。このディスクプレーヤは、レーザ光放出部を有する光学ピックアップユニット３０を有する。この放出部は、光磁気ディスクのような光磁気記録媒体１０に光を照射するものであり、かかる光は、記録の間、コードデータと同期化した周期を有するパルスに変換されているものである。光学ピックアップユニットはまた、磁気ヘッド１２を有する磁界印加部も有する。この磁気ヘッドは、記録及び再生時に制御された態様で、光磁気記録媒体１０に磁界を与えるコイル又はコイル装置を有する。光ピックアップユニット３０においては、放射源例えばレーザがレーザ駆動回路に接続される。この駆動回路は、記録／読取パルス調整ユニット３２から記録及び読取パルスを受信し、記録及び読取動作において光ピックアップユニット３０の放射源のパルス振幅及びタイミングを制御するようにしている。記録／読取パルス調整回路３２は、ＰＬＬ（位相同期ループ）回路を有しうるクロック発生器２６からクロック信号を受信する。なお、簡明に表すために、磁気ヘッド１２と光ピックアップユニット３０をディスク１０に向かい合わせの両側に示している。但し、好適実施例によれば、これらはディスク１０の同じ側に配されるのがよい。
【００１２】
磁気ヘッド１２は、ヘッド駆動ユニット１４に接続され、記録時に変調器２４から位相調整回路１８を介してコード変換データを受信する。変調器２４は、入力記録データを規定されたコードに変換する。
【００１３】
再生時には、ヘッドドライバ１４は、クロック発生器２６から再生調整回路２０を介してクロック信号を受信する。このとき再生調整回路２０は、磁気ヘッド１２に供給されるパルスのタイミング及び振幅を調整するための同期信号を発生する。記録／再生スイッチ１６は、記録時及び再生時にヘッドドライバ１４に供給されるべきそれぞれの信号をスイッチング又は選択するために設けられる。
【００１４】
さらに、光ピックアップユニット３０は、光磁気記録媒体１０から反射したレーザ光を検出しデコーダ２８に供給される対応の読取信号を発生する検出器を有する。デコーダ２８は、当該読取信号をデコードし出力データ１０１を発生するように構成される。さらに、光ピックアップユニット３０によって発生された読取信号は、クロック発生器２６に供給される。このクロック発生器においては、クロック信号が光磁気記録媒体１０のエンボス（浮き彫り形成）クロックマークから抽出され、このクロック信号を記録パルス調整回路３２、再生調整回路２０及び変調器２４に同期化のために供給する。特に、データチャネルクロックは、クロック発生器２６のＰＬＬ回路において発生するようにすることができる。
【００１５】
データ記録の場合、光ピックアップユニット３０のレーザは、データチャネルクロックの周期に対応する固定周波数で変調され、回転する光磁気記録媒体１０のデータ記録領域又はスポットは、等間隔で局部的に熱せられる。これに加え、クロック発生器２６により出力されたデータチャネルクロックは、標準のクロック周期のデータ信号を発生するよう変調器２４を制御する。この記録データは、当該記録データの情報に対応する２進ランレングス情報を得るように、変調器２４により変調されコード変換される。
【００１６】
光磁気記録媒体１０の構造は、特開２０００−２６００７９公報に記載されている構造と一致させることもできる。
【００１７】
ＭＡＭＭＯＳディスクに関する記録の実験では、高解像度を実現するためには、レーザスポットと磁界コイルとの間に空間的オフセットを用いることが必要であることが示されている。このオフセットは、当該磁界コイルのエッジ近傍にレーザスポットが位置付けられるようなものとなっている。この点について説明すると、読取層の表面に平行な面内磁界成分は、マークの一方のエッジにおける核形成（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ）を抑えながら、他方のエッジにおける核形成は増大するので、解像度が向上する。しかしながら、最近の角度依存型ＶＳＭ測定では、磁化方向を切り換えるのには垂直磁界成分だけが重要であることが示されている。
【００１８】
図２は、半径方向に対する代表的な略円形コイル装置の外部磁界特性の垂直成分Ｈ_{ｅｘｔ，ｚ}を示している。この磁界は、そのコイルエッジ近くでは不均一であることが分かる。したがって、勾配５１と極大値５２とを伴う領域５は区別することができる。これら領域は、読取解像度を高めるのに用いることができる。
【００１９】
かかる解像度向上の理由は、図３Ａないし図３Ｃを参照して以下に説明される。これらの図は、レーザ加熱中における読取層の保磁力場、当該マーク領域内における一定磁化を前提とした記憶層におけるマーク領域により生じる漂遊磁界及び磁気ヘッド１２のコイル装置により生じる外部磁界の特性を示している。簡明とするため、（漂遊磁界に影響を与える）記憶層の磁化の温度依存性は無視している。
【００２０】
図３Ａは、均一磁界特性９１を有する慣例的なコイル装置の場合の特性を示している。重複領域は、保磁力場特性７１の当該マークによる漂遊磁界特性８１との交差によって決まる。
【００２１】
図３Ｂは、第１の好適実施例によるコイル装置の外部磁界特性９２を示しており、これは最低の保磁力場７２の箇所すなわちレーザの光スポットの最も熱い部分に最大値３５を有しそこから離れるにつれ減少するものである。この特性は、その空間的重複を減らすので、核形成は局部漂遊磁界８２及び局部外部磁界９２の和が局部保磁力場７２よりも大きい場合のみ生じるという事実による隣接マークの再生を抑制することになる。数値シミュレーションは、僅かの曲率（湾曲）でも大きな作用があることを示した。このことはレコーダの実験によって確認されており、使用した磁界コイル（直径２５０μｍ）のエッジ近傍の磁界特性が当該光スポットのスケール（〜０．６μｍ）において「ほぼ均一」なのにもかかわらず著しい解像度の向上が見られた。なお、磁化作用の強い温度依存性の作用によって同様の結果が得られ、すなわち隣接ビット（マーク領域）からの影響が抑えられることになる。
【００２２】
図３Ｃは、第２の好適実施例によるコイル装置の外部磁界特性９３を示しており、ゼロではない勾配を有し、これにより保磁力特性の非対称形状による記録マークの漂遊磁界８３と保磁力場７３との空間的重複が減らされている。かかる非対称形状は、ディスクの動きに起因し、読取層において非対称な温度特性をもたらす。図４は、当該勾配により生じる空間的重複の変化を表す図を示している。当該スポットの前部における大きな温度上昇のため、最小半径Ｂを有する局部曲率（湾曲）が生じる。この半径Ｂは、当該スポットの最も熱い部分で生じる最小半径Ａよりも小さい。この半径は当該漂遊磁界との重複の程度に相当するので、外部磁界９４の勾配により解像度／パワーマージンが向上することになる。ゼロに等しくない勾配を有する外部磁界９４の重複１７１は、均一な外部磁界９１の重複１７２よりもかなり小さくなる。
【００２３】
局部最大特性と勾配磁界特性の双方は、解像度の著しい向上をもたらす軟磁気又は永久磁気層及び／又は磁界コイル（の組み合わせ）を有するコイル装置を構成するのに用いることができる。なお、磁区拡大がそのスポット（の大部分）を満たすためには、好ましくは少なくとも当該光スポットサイズの距離にわたり十分大きな外部磁界が必要である。本発明の実施例によるコイル装置の実用的実現例を、図５及び図６Ａないし図６Ｇのそれぞれに基づいて以下に説明する。なお、上記図を通してコイル巻線を同心円状に簡略化している。但し、実際には螺旋状の巻線パターンが得られるように接続又は構成されている。
【００２４】
概して、著しく局部化された磁界を有するコイル構成は、格段の向上を呈する。但し、分離したコイル構成又は何らかの光学部品と一体化された構成のどちらについても、より簡単な構造であれば良好な結果として十分となりうる。拡大及び崩壊に必要な十分な磁界は、ほぼ光レーザスポットのサイズの領域にわたり与えられるのがよい。さらに、ほぼ光レーザスポットのサイズのこの領域より相当に小さい領域には局部的最大値（極大値）又は勾配が含まれるのがよい。
【００２５】
図５は、デュアルすなわち２重ないしは２部構成コイル装置を示している。このコイル装置には、大型の主コイル１２１ａ（例えば、スライダ内の薄膜コイル又はフェライトコアコイル）が読取層における磁区の拡大及び崩壊のために設けられ、小型の副コイル１２１ｂ（例えば、細いポールチップ）が例えばレーザスポット中央に磁界特性の最大値を発生しマークの核形成及び精確な選択をするために同心円状に設けられている。或いは、この２部構成コイル装置を、例えば所定のコイル変位（非同心状）、コイル若しくはコア形状又は巻線密度の変化をなすことにより、ゼロではない所定の磁界勾配をつくるように構成してもよい。
【００２６】
図５のどちらのコイルも、１つのコイルとしてヘッドドライバ１４により駆動可能である。但し、大型主コイル１２１ａだけを用いると書き込みの際に有利となりうる。
【００２７】
磁界特性において最大値を有するコイル装置についての他の実用的実現例は、単一の小型コイル及び／又はポール直径を有するものとすることができ、ここでのポールは、例えば軟磁性若しくは軟フェライト材料、先細コア（例えば、ディスク１０寄りに位置付けられるピークを有する円錐のような形状のもの）を備えたコイル、又は上記実現形態の組み合わせからなるものとしてもよい。
【００２８】
さらに、例えばフェライトのコアを備えるコイル装置は、フォーカシングレンズとして当該ディスクの反対側に配することもできるし、光ピックアップユニット３０と並べて配することもできる。後者は、光導波構造の種類のものがそのコイル装置に一体化されない限り実現は難しい。透過コイルを中心におく他の装置は、当該中心の直径がフォーカス調整されたレーザ光を透過させるのに十分大なることを前提として、ディスク１０の同じ側において用いることができる。そうでないならば、同装置は、コアを備える構成のものとされる。
【００２９】
図６Ａは、非対称巻線１２１を有する勾配特性を有するコイル装置を示している。この非対称性は、例えば当該コイルの左側と右側との巻線密度の差によって実現される。密度の減ぜられた部分において、その巻線は、抵抗損失が小さくなるように広く又は厚く形成することができる。したがって、より巻線密度の高い側に向かって磁界密度が大きくされることにより磁界勾配が実現される。特に、図６Ａに示されるように、左側の巻線間隔ｄ１１及びｄ２１と右側の巻線間隔ｄ１及びｄ２は、ｄ２１／ｄ２及びｄ１１／ｄ１の比は１よりも大きく、ｄ２１はｄ１１よりも大きくなるように構成してもよい。
【００３０】
図６Ｂは、ハーフ（半部構成）コイル装置によって得られる勾配特性の極端な例を示している。このハーフコイル装置は、スライダ（図示せず）上に設けると効果的であり、当該スライダと同じ側又は反対側を通じる後方パス（図６Ｂでは点線で示される）を設けることによってコイル巻線１２１が閉じられている。このようなハーフコイル装置は、当該ディスクに最も近い当該スライダのエッジに最大の磁界を生起させる比較的大型のコイルを実現することが可能である。但し、その磁界強度は、普通のフルコイルに比して２分の１に減じられたものとなるが、これは常に実用的であるということではない。
【００３１】
図６Ｃ及び図６Ｄは、巻線１２１により発生した磁界の一部を遮蔽又は偏向するよう慣例的な（回転対称）コイルをシールド又は磁束集中層１２２で実際に覆うことにより得られる勾配特性を有するコイル装置を示している。このシールド又は磁束集中層１２２は、矩形（図６Ｃ）又は三角形（図６Ｄ）（例えばリソグラフィを用いて）形成可能であり、その磁界分布を最適化することができる。このシールド又は磁束集中層１２２は、軟磁性材料又は構造化された永久磁石材料により作ることができる。なお、このシールド又は磁束集中層は、任意の形状にすることができるし、所定の磁界特性を得るのに適したグリッドとして実現することもできる。
【００３２】
図６Ｅないし図６Ｇは、非対称な断面（図６においては追加の側面図で示される）を持つコイルのコアとして整形コア１２３を有するコイル装置を示している。この整形コア１２３は、非対称円錐形コアの細い先端がディスク１０へ向かうように付加的な円錐形状を持つものとしてもよい。代替例として、コイル１２３は、三角形断面（図６Ｆ）を有して又は円柱形状コア（図６Ｇ）として、どちらも巻線１２１において非同心状に位置付けられて構成され、もって所望のゼロでない磁界勾配を得るようにしてもよい。
【００３３】
なお、局部的最大値及び勾配磁界構造のどんな組み合わせでも可能である。特に、２部構成コイル様装置は、上記した全ての場合において効果的となる。
【００３４】
本発明は、最適化される磁界特性を提供するために磁区拡大光磁気ディスクプレーヤ又は記憶システムのためのあらゆる磁界発生手段に適用可能である。これら磁界発生手段には、コイル装置、非コイル硬磁性装置若しくは組み合わせ又は規定された磁界特性を有する磁界を発生するためのその他の装置を含む。特に、そのコイル装置は、小型の非同心状又は非同心状ではない永久磁石と組み合わされ、所望の局部的最大値又は非ゼロ勾配磁界特性を得るようにしてもよい。永久磁石を使用することによって、消費電力の削減及び駆動回路の複雑さの軽減を可能とする。
【００３５】
上記好適実施例は、添付した特許請求の範囲の範囲内において種々のものに変形することができる。この特許請求の範囲において、レーザ加熱はあらゆるタイプの放射線によって生じる加熱と理解されるべきであり、可視光を発射するレーザによる放射線に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】好適実施例による光磁気ディスクプレーヤを示す図。
【図２】代表的コイル装置によって発生される外部磁界の垂直成分の特性を示す図。
【図３Ａ】読取層の保磁力場と、記憶層に設けられたマークの漂遊磁界と、慣例的な均一磁界特性を有するコイル装置により印加される外部磁界の特性を示す図。
【図３Ｂ】読取層の保磁力場と、記憶層に設けられたマークの漂遊磁界と、第１の好適実施例により磁界最大値を有する磁界特性を有するコイル装置により印加される外部磁界の特性を示す図。
【図３Ｃ】読取層の保磁力場と、記憶層に設けられたマークの漂遊磁界と、第２の好適実施例によりある磁界勾配を有する磁界特性を有するコイル装置により印加される外部磁界の特性を示す図。
【図４】第２好適実施例によりある磁界勾配を持つ外部磁界による保磁力場と漂遊磁界との空間的な重なりの減少を示す図。
【図５】第１の好適実施例による２部構成コイルを示す図。
【図６Ａ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第１の図。
【図６Ｂ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第２の図。
【図６Ｃ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第３の図。
【図６Ｄ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第４の図。
【図６Ｅ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第５の図。
【図６Ｆ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第６の図。
【図６Ｇ】第２の好適実施例によるコイル装置を示す第７の図。

Claims (19)

1. 記憶層及び読取層を有する光磁気記録媒体を読み取るヘッド装置であって、
   前記読取層に拡大磁区が得られるようレーザ加熱により前記記憶層から前記読取層へ書込マークをコピーするために用いられる磁界を発生する磁界発生手段を有し、この磁界発生手段は、前記記録媒体の表面に垂直な磁界成分において所定磁界勾配及び／又は所定極大値を発生するよう構成されている、ヘッド装置。
2. 請求項１に記載のヘッド装置であって、前記所定磁界勾配及び／又は所定極大値は、前記レーザ加熱のレーザスポットの中心に対応する箇所に位置付けられる、ヘッド装置。
3. 請求項１又は２に記載のヘッド装置であって、前記磁界発生手段は、コイル装置を有する、ヘッド装置。
4. 請求項３に記載のヘッド装置であって、前記コイル装置は、２部構成コイル装置である、ヘッド装置。
5. 請求項４に記載のヘッド装置であって、前記２部構成コイル装置は、前記拡大磁区の拡大及び崩壊のための比較的大なる第１コイルと、前記所定極大値又は磁界勾配を発生する比較的小なる第２コイルとを有する、ヘッド装置。
6. 請求項１に記載のヘッド装置であって、前記磁界発生手段は、前記所定極大値を発生するよう構成されたコイル及び／又はコア直径を有するコイル装置を有する、ヘッド装置。
7. 請求項６に記載のヘッド装置であって、前記コイルは、先細コイルを有する、ヘッド装置。
8. 請求項１に記載のヘッド装置であって、前記磁界発生手段は、前記所定磁界勾配を発生する非対称巻線を有する、ヘッド装置。
9. 請求項８に記載のヘッド装置であって、前記非対称巻線は、前記巻線の密度の差によって得られる、ヘッド装置。
10. 請求項１に記載のヘッド装置であって、前記磁界発生手段は、前記所定磁界勾配を発生する半部構成コイル装置を有する、ヘッド装置。
11. 請求項１０に記載のヘッド装置であって、前記半部構成コイル装置は、スライダ上に設けられる、ヘッド装置。
12. 請求項３に記載のヘッド装置であって、前記コイル装置は、遮蔽又は磁束集中手段により部分的に被われている、ヘッド装置。
13. 請求項１２に記載のヘッド装置であって、前記遮蔽又は磁束集中手段は、矩形又は三角形状の遮蔽又は磁束集中層を有する、ヘッド装置。
14. 請求項３に記載のヘッド装置であって、前記コイル装置は、偏心的コアを有する、ヘッド装置。
15. 請求項１４に記載のヘッド装置であって、前記偏心的コアは、三角形状の断面又は円筒形状を有する、ヘッド装置。
16. 請求項３に記載のヘッド装置であって、前記コイル装置は、非対称断面を有する整形されたコアを有する、ヘッド装置。
17. 記憶層及び読取層を有する光磁気記録媒体から情報を読み取る装置であって、請求項１ないし１６のうちいずれか１つに記載のヘッド装置を有する装置。
18. 請求項１７に記載の装置であって、前記読取装置は、ＭＡＭＭＯＳディスク用ディスクプレーヤである、装置。
19. 記憶層及び読取層を有する光磁気記録媒体から情報を読み取り当該媒体に情報を書き込む装置であって、請求項４又は５に記載のヘッド装置を有し、読取用の前記２部構成コイル装置及び書込用の単一コイルの双方のコイルを用いるよう構成されている、装置。

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