JP2659012B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

光ディスク装置

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JP2659012B2
JP2659012B2 JP29239196A JP29239196A JP2659012B2 JP 2659012 B2 JP2659012 B2 JP 2659012B2 JP 29239196 A JP29239196 A JP 29239196A JP 29239196 A JP29239196 A JP 29239196A JP 2659012 B2 JP2659012 B2 JP 2659012B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記憶方法に係
り、特に磁場変調光によるオーバーライト(重ね書き)
可能な光磁気ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、オーバーライト可能な光磁気ディ
スク装置としては、アイ イー イーイー トランザク
ション オン マグネチクス (IEEE Transactio
n onMagnatics) MAG−20.Volume 5p.10
13(1984)に述べられているように2個の光スポ
ットを用いる方式、あるいは特開昭51−107121
号,特開昭59−215008号,特公昭60−488
06号記載のように記録膜への印加磁場を記録する情報
に応じて変調させる方式等が挙げられる。本発明は、特
に後者の磁場変調方式による光磁気記憶装置に関するも
のである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、磁場変調方式に
よるオーバーライトの例では、ディスク上に磁場発生用
電磁コイルを設置し、変調磁場を印加していた。両者の
間隔は0.1mm〜0.5mm程度に固定されていた。この場
合、記録周波数は0.5MHz以下であり、数MHz程
度の周波数の信号記録を行なうことができないという問
題があった。
【0004】本発明の目的は、上記の問題点を解決し、
数MHz程度の信号が記録可能で、磁気ディスクの長所
であるオーバーライト機能と光ディスクの長所である高
密度性・大容量の両方を兼ね備えた光磁気記憶装置を提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では記録担体を挟んで光ヘッドと磁気ヘッド
を対向させるとともに、該磁気ヘッドとして浮上型磁気
ヘッドを用いることを特徴とする。この浮上型磁気ヘッ
ドは、有効磁場印加領域の広い(0.2mm×0.5mm程
度)ヘッドコアと低線速度でも浮上量の大きな(1μm
以上)スライダーとからなる。そして、記録担体の基板
側から光ヘッドにより光照射し、光磁気記録膜側から磁
気ヘッドにより磁場印加を行なう。
【0006】具体的には、透明基板、透明基板上の光磁
気記録膜、光磁気記録膜上の保護膜を有する円板状記録
担体を用い、記録情報に応じて極性反転あるいは強度変
調された磁場を保護膜側から光磁気記録膜に印加すると
ともに、レーザ光を透明基板側から光磁気記録膜に照射
することによって情報の記録を行なう光磁気記憶方法で
あって、情報の記録、消去に際して光磁気記録膜に印加
される磁場印加領域が、上記記録担体の半径方向に記録
トラック幅の100〜200倍の広さを有する。
【0007】また、本発明の別の特徴によれば、光磁気
記録膜の磁気ヘッドと対向する側に耐摺動性の良好な保
護膜を、例えば1〜20μmの厚さで形成する。
【0008】
【作用】本発明で用いる浮上型磁気ヘッドは、有効磁場
印加領域が従来の磁気ヘッドに比べてはるかに広く、例
えば0.2mm×0.5mm程度であれば、絞り込みスポット
と磁気ヘッドの位置合わせが容易であり、かつ、温度変
化や振動に対しても安定である。磁場印加領域は記録担
体の半径方向に記録トラック幅の100〜200倍の広
さを有するので、ディスクの偏心などによっても光スポ
ットが磁場印加領域から外れることはない。
【0009】また、磁気ヘッドの浮上量が1μm以上で
あれば、ゴミ等によるいわゆるヘッドクラッシュはほと
んど発生せず、大気中での装置使用が可能となる。さら
に、前述のような有効磁場印加領域の広いヘッドコアを
使用した場合、ヘッドコア端面から、10〜20μm隔
たれた位置においても磁場強度はほとんど減衰しないた
め、光磁気記録膜の表面には5〜10μm程度の厚い保
護膜を形成することができる。しかも、従来の塗布型磁
気ディスク等と異なり、磁性粉を含まずに純粋に保護作
用のためにのみ保護膜をコーティングできるので、保護
コートの耐久性が極めて高く、耐環境性・信頼性を一層
向上させることができる。
【0010】情報の記録は、光磁気記録膜に光ヘッドに
よって高出力のレーザ光を基板側から照射すると同時
に、磁気ヘッドによって記録情報に応じて極性反転され
た変調磁場を光磁気記録膜側から印加することで行な
う。これによって、古い信号を消去しつつ新しい信号を
重ね書きすることができる。記録密度は光スポットの大
きさで決定される。すなわち、光記録の特長である非接
触という点をほとんど損うことなく、光ディスクの高密
度・大容量と、磁気ディスクのオーバーライト機能を兼
ね備えた光磁気記憶装置が実現できる。
【0011】
【実施例】本発明の第一の実施例を図1により説明す
る。
【0012】図1において、1は回転する記録担体であ
る光磁気ディスクで、ディスク状の透明基板103上
に、磁気光学効果をもつ光磁気記録媒体101と保護膜
102を有している。例えば、半導体レーザ2からなる
光源から出射した光は、コリメートレンズ3によって平
行光束に変換され、ビームスプリッタ4を介して、絞り
込みレンズ5に入射する。レンズ5により絞り込まれる
光ビームはディスク基板103側からディスクに入射し
記録膜101上に直径約1μmの微小スポットを形成す
る。絞り込みレンズ5はディスク1の上下振れに追従し
て常に記録膜上に焦点がくるように、また、ディスク上
の情報記録用トラックの偏心に追従して常に所望のトラ
ック上にスポットがくるようにアクチュエータ6に取り
付けられている。ディスク1からの反射光は、絞り込み
レンズ5を通ってビームスプリッタ4によって反射さ
れ、ビームスプリッタ7によって光磁気信号検出光学系
8と焦点ずれおよびトラックずれ検出等の光点制御信号
検出光学系9に導かれる。
【0013】図1中には光磁気信号検出系8の一例を示
してある。これはλ/2板801と偏光ビームスプリッ
タ803を用いた差動信号検出方式である。光磁気信号
検出光学系8に入射した光は、λ/2板801,レンズ
802を通過し、偏光ビームスプリッタ803によって
s・pの各偏光成分に分離されて光検出器804および
805にそれぞ集光される。両光検出器によって電気信
号に変換された信号は、差動増幅器10によって差動さ
れ、光磁気信号として得られる。
【0014】磁気ヘッド12は、ディスク1を挟んで光
ヘッド11と対向させて記録膜側に配置する。図1中で
は説明のため、磁気ヘッドは実際の配置からディスク面
内で90°回転させ、かつ鳥観図として拡大図示してあ
る。磁気ヘッド12は、後述するように記録膜に磁場を
印加するコイル部分とヘッド全体を浮上させるスライダ
ー部分から構成され、ディスク回転中はディスク回転に
よる空気圧で浮上させる。浮上量は1μm以上(好まし
くは2μm以上)である。この程度の浮上量であれば、
磁気ディスクで問題となるような、ゴミ等によるヘッド
クラッシュは起らず、装置の大気中での使用および媒体
交換を可能とすることができる。
【0015】磁気ヘッド12はまた、支持バネ13によ
って5〜10g程度の荷重でディスク1に押え付けられ
ている。ディスクの回転開始時および停止時には、磁気
ヘッドをディスクに接触させておくいわゆるCSS(C
ontact Start Stop)方式あるいはディスク回転数が
一定値になるまで磁気ヘッドをディスクからはなしてお
く方式いずれを用いてもかまわない。ただ、ディスク1
を交換する場合は、上記2つの方式いずれをとるにして
も磁気ヘッド12を上下させる移動機構16が必要であ
る。
【0016】磁気ヘッド12は、さらに光ヘッド11と
支持アーム15によって一体結合されて、光ヘッドと連
動可能に構成されており、両者間の距離を一定とすると
同時に常にディスク上の光スポット真上に磁気ヘッドを
設置させる。必ずしも、両者を図のように一体化する必
要はないが、一体結合しない場合には記録位置をディス
ク半径方向に移動させる場合、両者間の距離を一定とす
る手段および光スポット真上に磁気ヘッドを設置するた
めの磁気ヘッド移動手段が必要となる。
【0017】光ヘッド11は、例えばリニアモータある
いはステップモータ等によってディスク半径方向に移動
させる。
【0018】図2に、情報の記録方法を示す。情報を記
録するには、半導体レーザ2を図2(b)のように高出
力で連続発光させてディスク1上の光磁気記録膜101
の温度をキュリー温度近くに加熱し、光が照射された部
分の保磁力を低下させる。この時磁気ヘッド12を、磁
気ヘッド駆動回路14で駆動し、記録情報(図2
(a))に応じて極性反転された変調磁場(図2
(c))を光磁気記録膜101に印加し、情報の記録を
行なう。記録状態を図2(d)に示す。なお、ディスク
内外周やレーザ出力変動によらず、記録条件を一定にす
るために印加磁場強度を変化させる必要がある場合は、
極性反転だけでなく、強度変調あるいは磁場に、直流的
なバイアス成分を加える。この方式によれば、情報が記
録されている部分に新たに記録を行なっても、古い記録
情報が残ることはなく、オーバーライトすなわち、情報
を重ね書きすることによって古い情報を消去することが
可能となる。
【0019】ここで、本実施例の主要構成要素である磁
気ヘッドとディスクの実施例について詳しく説明する。
【0020】磁気ヘッド12は、線速度が遅くても浮上
量が大きく、かつ有効磁場印加領域の広い浮上型磁気ヘ
ッドを用いる。ゴミ等によるヘッドクラッシュ防止の観
点から浮上量は1μm以上(好ましくは2μm以上)、
光スポットと磁気ヘッドの位置合わせの観点から、ヘッ
ドコアの有効磁場印加領域は0.1mm×0.1mm以上1mm
×1mm以下、好ましくは0.1mm×0.1mm以上、0.2m
m×0.5mm以下とする。
【0021】図3に、本発明で用いる磁気ヘッドの一例
を示す。同図(c)はスライダ摺動面を示す図である。
ディスクに対向する面全体を摺動面とし、ディスク進行
方向に沿ってスライダ301の中心軸AA′上に2個の
略円形の貫通穴を設けてある。これにより、図4に示し
た従来の磁気ヘッドに比べて浮上に寄与する摺動面面積
を大きくとることができるため浮上量が大きくなる。ま
た、浮上のための空気圧分布は同図(c)のわきに示し
た様になるため、スライダーは図中のP1〜P4の4点で
支持されることになり、ピッチングあるいはローリング
に対して安定な浮上が実現できる。上記貫通穴は略円形
の凹部であってもかまわない。この時凹部の深さは図3
に示した空気圧分布が得られる様に設定する。このスラ
イダーを用いれば、例えば摺動面の外形寸法3mm×4m
m,穴径0.6mm,荷重5gの場合、図5に示すようにデ
ィスク周速度が3m/sec程度であっても2μmの浮
上量を得ることができる。以上の例では、円形凹部ある
いは貫通穴は2個であったが、図6に示すように、1個
であってもかまわない。また凹部あるいは穴の形状も長
円形,矩形等必らずしも円形である必要はない。
【0022】記録膜への磁場は、空気流出端の先に設け
られたコイル302により印加される。コイル磁心は例
えばMn−Znフェライト等の磁性材料であり、スライ
ダーと一体加工であっても、磁心およびコイル部のみ別
に加工した後スライダーと結合した形であってもかまわ
ない。特に後者の場合スライダーはMn−Znフェライ
ト等の磁性材料でなくても良く、セラミック等の非磁性
材料を用いても良い。スライダー材質として磁性材料を
用いると、アクチュエータ6の漏えい磁場がスライダー
側に集中し、記録膜に印加される正味の磁場強度が低下
したり、磁気コア部分302で発生する磁場と漏えい磁
場との相互作用で磁気ヘッドの振動等が発生する場合が
あるが、非磁性のスライダーを用いれば上記のような現
象を防止する効果もある。
【0023】また、磁場を印加する位置も、必ずしも流
出端にとる必要はなく、図7に示すようにスライダー内
部に配置してもかまわない。さらにこの場合、スライダ
ー301として非磁性のセラミック等を用い、コイル磁
心部302のみ磁性材料を用いること、あるいは空心コ
イルにすることも有効である。空心コイルを用いると、
磁気ヘッド全体としてのインダクタンスを低下させるこ
とができるので、後述するように磁気ヘッドの周波数応
答性を向上させることができるという効果がある。
【0024】コイル先端部分の有効磁場印加領域面積
は、(i)磁気ヘッドの位置合わせ精度、(ii)ディス
ク偏心量、(ii)磁気ヘッドの周波数応答性等により決
定するる(i),(ii)より面積を大きくとることが要
求されるが、インダクタンスが増加するため(iii)の
周波数応答性が悪くなる。例えば、円周方向0.2mm×
半径方向0.5mmから0.1mm×0.1mm程度が好まし
い。前者では3〜5MHz、後者では5〜10MHz程
度の記録周波数に対応できる。
【0025】前者の例においては、ディスク円周方向よ
りも、半径方向に広い領域をとってある。これはディス
ク偏心によって光スポットが半径方向に移動しても有効
磁場印加領域からはずれることがないようにするためで
ある。図1に示したように、磁気ヘッド12は支持アー
ム15によって光ヘッド11に固定され光ヘッドと連動
してディスク半径方向に移動する。磁気ヘッド12にも
ディスク偏心に追従するような機構を設ければ、磁場印
加領域を小さくとることが可能であるが、この場合、光
ヘッドとは別に磁気ヘッド用の位置制御機構が必要であ
り、装置が複雑かつ高価となってしまう。そこで、本実
施例では、装置構成を簡素かつ安価とするため、ディス
ク円周方向よりも半径方向に広い有効磁場印加領域を設
けることにより対応する。また、光ヘッドを例えばステ
ップモータ等で不連続的に移動させる場合は、絞り込み
スポットの半径方向の移動量はディスク偏心以上に大き
くなるため、半径方向をディスク偏心量以上に広くとる
必要がある。磁気ディスクやフロッピーディスクにおい
ては、磁気ヘッドによる磁場印加領域が記録トラック幅
に相当するが、本実施例のような光磁気ディスクに用い
る磁気ヘッドの場合、上記のような理由から、磁場印加
領域は記録トラック幅の100〜200倍の広さをも
つ。
【0026】上記のような磁場印加領域は磁気ディスク
用の磁気ヘッドに比べると50〜100倍広い。そのた
めにヘッドからの距離に対する磁場垂直成分の減少の割
合は磁気ディスク用ヘッドに比べてはるかに小さくな
る。例えば、0.5mm×0.2mmの磁場印加領域をもつ磁
気ヘッドの場合、図8に示すように、ヘッド端面から2
0μm隔たれた位置においても磁場垂直成分の減少は2
〜3%程度である。
【0027】磁場印加領域を広くとると、磁気ヘッド端
面より数10μmの位置における磁場強度の減少は同図
で示した例より小さくすることができるが、周波数特性
が劣化する。数MHzの記録周波数を実現するために
は、磁場印加領域は0.5mm×0.2mm程度以下であるこ
とが好ましく、光磁気記録膜と磁気ヘッド間の距離は3
0μm以下にすることが好ましい。以上の点は、耐摺動
を考慮したディスク構造を決定する上で重要である。ま
た、磁気ヘッド12の上下動による磁場強度の変動が1
μm程度あっても、磁気ディスクのように問題とはなら
ない。
【0028】図9に本発明で用いるディスクの一構成例
を示す。このディスクは片面記録用であり、基板901
側より光照射し、記録膜903側より磁場印加を行な
う。基板901は厚さ約1.2mmのガラスあるいはプラ
スチックを用いる。厚さ約1000Åの光磁気記録膜層
(例えばTbFeCo垂直磁化膜等)903を挟んで、
基板側には力一回転角増加のためのエンハンス膜(約1
000Å例えばSi34,SiO等)902を設け、他
方の面には耐腐性・耐酸化性等を向上させるための保護
膜(約2000Å例えばSi34,SiO等)904を
配置する。その上に磁気ヘッドとの耐摺動性を向上させ
るための保護コート905を1〜20μm程度、好まし
くは5〜10μm程度形成する。この時、記録膜903
と磁気ヘッド12間の距離は10〜20μm程度となる
が、図8に示したように磁気ディスクと違ってこの程度
の距離では磁場強度の低下は起らない。
【0029】保護コート905としては例えば紫外線硬
化樹脂を用いる。紫外線硬化樹脂に例えばAl23等の
いわゆるフィラーあるいは潤滑剤を混入させることもで
きる。例えば、紫外線硬化樹脂にフィラーを混入させた
もので、球面摺動試験をしたところ、摺動回数100万
回以上を達成することができた。光磁気ディスクの場
合、損傷が記録膜に達することがなければ記録・再生・
消去特性に影響を与えることがないため、上記のように
保護コート厚を厚くとれ、ディスク寿命あるいは耐環境
性を向上させて、装置の信頼性を高めることができる。
【0030】さらに、ディスク1は交換可能であり、図
10(a)のようなカートリッジ906に収納されてい
る。カートリッジ906内には、ディスクの保護コート
と対向して、保護コートに付着したゴミを除去するため
に例えばリネン紙のような防塵機構907が設けられて
いる。
【0031】次に、図11に本発明の第2の実施例を示
す。これは、レーザ光源2として2個のレーザチップを
1つのパッケージ内に収納したレーザアレイを用いた例
である。ただし、図1で示した支持バネ13,支持アー
ム15,磁気ヘッド移動機16は簡単のため省略してあ
る。また同図(a)ではディスク上の絞り込みスポット
の位置関係は、図1同様に説明のため、ディスク面内で
90°回転させて示している。同図(b)に示すように
波長の異なる2個のレーザチップLD1,LD2を活性
層を対向させて1つのパッケージ内にマウントした半導
体レーザアレイを光源とする。LD1は波長780nm
の低出力,低雑音レーザーであり、光磁気信号再生およ
び光点制御を行なうのに使用する。一方、LD2は波長
830nmの高出力レーザであり、信号の記録消去を行
なうのに使用する。一方、LD2は波長830nmの高
出力レーザであり、信号の記録消去を行なうのに使用す
る。ディスク上での両レーザ光源によって形成される光
スポットSP1(波長780nm)およびSP2(波長
860nm)の位置関係は、同図(c)のように同一ト
ラック上にあって、スポットSP2を先行させる。これ
により、スポットSP2で記録を行なうと同時に、スポ
ットSP1でエラーチェックを行なうことができる。エ
ラーチェックは、記録信号と、スポットSP2によって
再生された光磁気信号とを比較器17で比較することに
よって行なう。比較した結果はコントローラ18に入力
され、前述の両信号間で不一致すなわちエラーが発生し
た場合、再記録等の操作を行なう。本実施例では比較す
るべき元の記録信号として、磁気ヘッド駆動回路14の
入力前の信号を用いているが、磁気ヘッド駆動回路14
の出力である磁気ヘッド駆動電流を用いてもよい。
【0032】従来、光磁気ディスクは記録された情報の
書き換えには、消去・記録・チェックの順で各々ディス
ク1回転が必要で、合計3回転必要であったが、本実施
例によれば、上記3動作を1回転で行なうことができる
ので、実効的なデータ記録時間を大幅に短縮することが
できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
記録の特長である非接触記録・再生・消去という点を大
きく損なうことなく、光ディスクの高密度・大容量と、
磁気ディスクの高速・オーバーライト機能を兼ね備えた
光磁気記録装置を実現することができ、光ディスクの高
性能化に対してきわめて大きな効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例を示すブロック図。
【図2】本発明における情報記録の動作を示す模式図。
【図3】本発明で用いる磁気ヘッドの一構造例を示す
図。
【図4】磁気ヘッド構造を示す三面図。
【図5】本発明で用いる浮上型磁気ヘッドの浮上特性の
一例を示すグラフ図。
【図6】本発明で用いる磁気ヘッドの例を示す平面図。
【図7】本発明で用いる磁気ヘッドの例を示す三面図。
【図8】本発明で用いる磁気ヘッドによる発生磁場強度
分布の例を示すグラフ図。
【図9】本発明で用いる光磁気ディスクの一構造例を示
す断面図。
【図10】ディスクカートリッジの構造例を示す図。
【図11】本発明の第2の実施例を示すブロック図。
【符号の説明】
1…ディスク、2…半導体レーザ、5…絞り込みレン
ズ、8…光磁気信号検出光学系、9…光点制御信号検出
光学系、11…光ヘッド、12…磁気ヘッド、301…
スライダ、302…コイル、901…ディスク基板、9
03…光磁気記録膜、905…保護コート、14…波長
分離フィルタ、LD1…信号再生用レーザチップ、LD
2…信号記録用レーザチップ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥脇 東洋治 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 川久保 洋一 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 竹内 芳徳 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 山口 雄三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光ディスクに対して光学的に情報を記録す
    る光ディスク装置であって、上記光ディスクに磁場を印
    加する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを搭載して上記光デ
    ィスク上を浮上する磁気ヘッドスライダと、上記光ディ
    スクに対してレーザ光を照射する光源及び光学系と、上
    記磁気ヘッドに記録すべき情報に応じた信号を印加する
    磁気ヘッド駆動回路を有し、上記光ディスクに印加され
    る磁場の印加領域が、上記光ディスクの半径方向に記録
    トラック幅の100倍以上の広さを有するように上記磁
    気ヘッドが設定されてなる光ディスク装置。
  2. 【請求項2】光ディスクに対して光学的に情報を記録す
    る光ディスク装置であって、上記光ディスクに磁場を印
    加する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを搭載して上記光デ
    ィスク上を浮上する磁気ヘッドスライダと、上記光ディ
    スクに対してレーザ光を照射する光源及び光学系と、上
    記磁気ヘッドに記録すべき情報に応じた信号を印加する
    磁気ヘッド駆動回路を有し、上記光ディスクに印加され
    る磁場の印加領域が、上記光ディスクの半径方向に記録
    トラック幅の100倍以上の広さを有し、かつ、上記光
    ディスクの円周方向よりも半径方向に広くなるように上
    記磁気ヘッドが設定されてなる光ディスク装置。
  3. 【請求項3】光ディスクに対して光学的に情報を記録す
    る光ディスク装置であって、上記光ディスクに磁場を印
    加する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを搭載して上記光デ
    ィスク上を浮上する磁気ヘッドスライダと、上記光ディ
    スクに対してレーザ光を照射する光源及び光学系と、上
    記磁気ヘッドに記録すべき情報に応じた信号を印加する
    磁気ヘッド駆動回路を有し、上記光ディスクに印加され
    る磁場の印加領域が、上記光ディスクの円周方向よりも
    半径方向に広くなるように上記磁気ヘッドが設定されて
    なる光ディスク装置。
  4. 【請求項4】光ディスクに対して光学的に情報を記録す
    る光ディスク装置であって、上記光ディスクに磁場を印
    加する磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを搭載して上記光デ
    ィスク上を浮上する磁気ヘッドスライダと、上記光ディ
    スクに対してレーザ光を照射する光源及び光学系と、上
    記磁気ヘッドに記録すべき情報に応じた信号を印加する
    磁気ヘッド駆動回路を有し、上記光ディスクに印加され
    る磁場の印加領域を0.5mm×0.2mm以下、上記光ディ
    スクの磁気記録膜と磁気ヘッド間の距離を30μm以下
    に設定してなる光ディスク装置。
JP29239196A 1996-11-05 1996-11-05 光ディスク装置 Expired - Lifetime JP2659012B2 (ja)

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