JP2661472B2 - 記録媒体とその記録再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスクや光磁気
ディスク等の記録媒体とその記録再生方法の改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、オーディオ、ビデオ等のデジタ
ル記録用、或いはコンピュータの周辺装置の情報メモリ
用として用いられる記録媒体、例えば磁気記録媒体の記
録特性の向上は近年著しいものがあり、塗布形媒体に代
わって、金属或いは合金（一部酸化されている場合もあ
る）薄膜媒体が実用化されてきている。更にはその中で
も、垂直磁気記録方法が高記録密度の観点より有望視さ
れて活発な研究開発が進められている。一方、高密度記
録媒体として近年光を利用した光磁気ディスクや相変化
型の光ディスクが非常に高い面記録密度を実現して有望
視されている。ところで、上記した両者の技術の記録密
度を比較すると、線密度では磁気記録方法が高密度であ
るが、トラック密度に関しては光記録方法が高密度で優
れている。そこで、これらの両方法の優れた点を活用し
て、例えば光記録方法にて用いられている高精度の光サ
ーボ技術を磁気ディスクにも応用して高い面密度を達成
した記録方法も開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この両
方法の優れた点を兼ね合わせた記録方法では、光ヘッド
と磁気ヘッドの両方を備えなければならないために、記
録装置自体が複雑化して大型になり、装置の小型化傾向
に逆行するという問題点があった。また、光サーボ方法
にあっては、記録媒体の基体に予めサーボ用のピットを
形成する必要があり、製造工程も複雑になるという問題
点があった。また、磁気記録方法においては、高い線密
度を実現するために、面内記録の場合には磁性膜はより
高い保磁力を持つ事が求められ、他方、垂直記録の場合
には垂直磁気異方性を有する磁性材料に限定される。こ
のために、高記録密度化の方法には、大きな制限がつい
てしまって実用に供することができる材料は非常に限ら
れてしまう。また、これに伴って磁気ヘッドもより高い
磁束密度を持つ材料（面内記録）の探索や垂直記録用の
新しい磁気ヘッドの開発等が要求されている。

【０００４】一方、光磁気記録方法においては、光の熱
による磁性材料の磁性の変化と同時に、カー効果の大き
い材料が選ばれ、且つ低ノイズを実現するためにアモル
ファス的である事等が求められ、材料選択の範囲が狭め
られている。以上のような理由から、いずれの方法の装
置も高価な材料を用いて多くの製造工程を経て製造され
ているのが実情である。本発明は、以上のような問題点
に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであ
り、その目的は、磁気記録方法と光記録方法の利点を有
する新たな記録媒体及びその記録再生方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、上記問題
点を解決するために、熱によって強磁性状態の相を発現
し、かつその相変態が１次相移転であって、熱的ヒステ
リシスを有する記録層により構成したものである。第２
の発明は、上記記録媒体に対する情報の記録再生を行う
ために、請求項１に規定される記録媒体の記録再生方法
において、記録時はレーザ光を前記記録層に照射するこ
とにより照射された部分を熱によって強磁性状態の相に
することにより情報ビットを形成して記録し、再生時は
前記情報ビットを磁気センサにより検出したものであ
る。第３の発明は、上記記録媒体に対する情報の記録再
生を行うために、請求項１に規定される記録媒体の記録
再生方法において、レーザ光を前記記録層に照射するこ
とにより照射された部分を熱によって強磁性状態の相に
した記録用情報トラックを形成し、この記録用情報トラ
ックに磁気ヘッドにより信号を記録再生することを行う
ようにしたものである。

【０００６】

【作用】第１の発明により形成された記録媒体に情報の
記録再生を行う場合には、第２の発明方法または第３の
発明方法によって行う。第２の発明方法によれば、記録
する場合には、記録層にレーザ光を照射することによ
り、照射された部分は熱によって強磁性状態の相となっ
て情報ビットが形成され、情報が書き込まれる。再生す
る場合には、形成された情報ビットを磁気ヘッドを用い
ることにより再生する。第３の発明方法によれば、ま
ず、記録層にレーザ光を照射することによりその部分を
熱によって強磁性状態の相にしてスポット状或いはスト
ライプ状の記録用情報トラックを形成して初期化する。
そして、磁気ヘッドを用いてこの記録用情報トラックに
情報を記録したり、或いは記録されている情報を読み出
す。

【０００７】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を添付図面に基づ
いて詳述する。図１に示すようにこの記録媒体１は、樹
脂或いはガラス等よりなる非磁性基体２上に、熱によっ
て強磁性状態の相を発現する材料よりなる記録層３を形
成して構成される。この記録層３は温度上昇に伴って磁
気的に相変化して強磁性相が発現する材料ならばどのよ
うなものでも良く、例えば常磁性相から強磁性相に相変
化する材料や、反強磁性相から強磁性相に相変化する材
料を用いる。具体的な例としては、記録層３を構成する
材料として、Ｍｎ_2-X Ｓｂ_X （Ｘ＝０．１〜０．２）系
の合金、ＦｅＲｈ（Ｐｄ）系合金等や、非晶質膜、例え
ば鉄リッチなアモルファス合金膜等が挙げられ、好まし
くは、相変化の温度が６０℃以上で且つ３００℃以下で
あるのが良い。また、相変化が１次相変態であり、且つ
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように温度と磁界との関係に
熱履歴を持つ材料が良い。尚、Ｍｎはマンガンを、Ｓｂ
はアンチモンを、Ｆｅは鉄を、Ｒｈはロジウムを、Ｐｄ
はパラジウムを表す。

【０００８】上記記録層３は図１に示すように非磁性基
体２上に直接形成してもよく、或いは非磁性基体２上に
別の下地層を形成し、この上に記録層を積層させるよう
にしてもよい。また、この記録層３上に保護膜を積層し
たり、或いはトップコート層を塗布して形成してもよ
く、いずれにしても従来の磁気記録媒体、或いは光磁気
記録媒体において採用されていた種々の耐候性改善の手
法や走行耐久性改善の手法を施すことは、本発明に対し
て同様に効果のあるものである。このようにして作成さ
れた記録媒体１は、この状態で記録媒体としてユーザに
提供して使用してもよいし、予めレーザ光線等にて微小
なスポット状或いはストライプ状の強磁性相微小エリア
を形成して初期化してユーザに提供するようにしてもよ
い。

【０００９】まず、初期化しない場合の記録再生方法は
次のように行う。記録を行う場合には、図３に示すよう
に記録再生系に接続されたレーザダイオード等を有する
記録用光ヘッド４から情報がのせられた光、例えばレー
ザ光５を記録媒体１の表面の記録層に照射することによ
りこの熱で強磁性状態の相を発現させ、強磁性相微小エ
リアよりなる情報ビット６を書き込む。一方、情報を読
み出して再生する場合には、磁気センサ７を用いて強磁
性相となっている情報ビット６を読み出して再生する。
ここで上記磁気センサ７は再生専用のヘッドであり、こ
のセンサとしては例えばＭＲ素子、針状の磁石或いは高
透磁率の磁性体等を用いる。すなわち、ＭＲ素子を用い
た場合にはこの磁気抵抗効果によって強磁性相情報ビッ
ト６からの漏洩磁束を検出することにより情報を再生
し、針状の磁石を用いた場合にはこれと情報ビット６と
の間の磁気的引力を検出することにより情報を再生し、
更に高透磁率の磁性体を用いた場合には透磁率の変化を
検出することにより情報を再生する。このような方法の
記録再生方法の場合には、図３からも明らかなようにユ
ーザの有する記録再生装置に記録用光ヘッド４と再生用
の磁気センサ７とを併用する。

【００１０】他方、初期化する場合の記録再生方法は次
のように行う。まず、ユーザに提供する前に行う初期化
では、図３に示した記録用ヘッド４のようなレーザダイ
オードを用いて記録媒体１の記録層にレーザ光を照射し
てこの熱により非磁性相の中にスポット状或いはストラ
イプ状の強磁性相を発現させて図４に示すように記録用
情報トラック８を形成する。このように初期化された記
録媒体１を入手したユーザは、通常の磁気ヘッド９を用
いて上記記録用情報トラック８上に磁気ディスクと同様
に情報の記録及び再生を行う。この場合には、情報の記
録再生は磁気ヘッド９のみを用いて行うことができ、装
置の小型化を大幅に推進することができるのみならず、
この記録媒体を磁気ディスクと同様に取り扱うことがで
きる。また、初期化時において、短波長のレーザ光を用
いることによってトラック密度を上げることができ、非
常に高い面密度を達成することができる。更には、スポ
ット状の強磁性相の記録用情報トラック８を形成する場
合には、磁化反転領域をスポット毎に孤立化できるの
で、通常の磁気記録媒体のような非常に高い保磁力を必
要とせず、書き込みマージンを大きく取ることができ
る。

【００１１】次に、本発明の実験例について説明する。 （実験例１）まず、Ｆｅ−Ｚｒ（ジルコニウム）系アモ
ルファス合金を用いて基本動作の確認を行った。まず、
Ｆｅ金属ターゲット上にＺｒ金属片を適量のせて、スパ
ッタリング法によってＦｅ−Ｚｒ系アモルファスよりな
る記録層３をガラス基体よりなる非磁性基体１上に形成
した（図１参照）。このアモルファス記録層の静磁気特
性の温度依存性を調べたところ、室温（２５℃）におい
ては非磁性であるが、高温にすると結晶化が進んで相変
化が生じ強磁性相が出現した。その後、これを室温まで
下げても強磁性状態が維持された。このアモルファス相
（非磁性相）から結晶相（強磁性相）への相変化は１次
相変態であり、転移温度は成膜条件およびＺｒ（ジルコ
ニウム）の組成に依存する。例えばＺｒの組成比を１０
ａｔ％としたときの転移温度は２５０℃であった。

【００１２】以下に、上記記録層と同じ組成の膜を作成
して記録特性の評価を行ったときの結果を示す。 （１）レーザ光の書き込み特性 Ｈｅ−Ｎｅガスレーザ光を用いて直径５μｍ、３μｍ、
１μｍの３種類のレーザスポットを記録媒体１の記録層
３に照射したところ、それぞれの直径においてスポット
状の強磁性相が形成されていることを確認した。この確
認は、以下の３つの方法により行った。 ａ．記録層上にビッター液を塗布してこれを乾燥させ、
乾燥後これを走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡で観察
し、スポット状の強磁性相を確認した。 ｂ．トンネル電子顕微鏡を応用して、探触子としてパー
マロイの針にコイルを巻き付けてこれに直流電流を流し
た状態で、カンチレバー方法によって針と強磁性相スポ
ットとの間の引力を求め、ＭＦＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ
ｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）法によって強磁性相
スポットのサイズを確認した。 ｃ．上記ｂと同様に構成してコイルに直流電流の代わり
に交流電流を流し、インダクタンスの変化を検出するこ
とにより強磁性相スポットの確認を行った。

【００１３】（２）初期化後の記録特性 上記（１）の場合と同様にＨｅ−Ｎｅガスレーザ光を用
いてレーザ光スポットを記録媒体１の記録層３に照射
し、スポット状の強磁性相よりなる記録用情報トラック
を形成してサンプルを作った。次に、この記録層の記録
特性を評価するためにサンプルの強磁性相の静磁気特性
を測定した。この場合、レーザ光スポットを数多く形成
して強磁性相の存在割合を多くすることによって、磁気
測定ができるようにした。その結果、成膜条件に依存し
て記録層に対して垂直方向の保磁力と面内方向の保磁力
が、それぞれ１０〜６００Ｏｅ及び１００〜１１００Ｏ
ｅの範囲で変化することが判明した。このことは、保磁
力は成膜条件に依存して変化するので、最適値を選択す
ることが可能であることを意味する。

【００１４】上記サンプルの中から、例として垂直方向
の保磁力及び面内方向の保磁力がそれぞれ５００Ｏｅ及
び７００Ｏｅのサンプルを選択し、この記録再生特性を
検討した。 ａ．上記サンプルに、まず記録層側から１０００Ｏｅの
磁界を加え、前記（１）の場合と同様にビッターパター
ンを走査型電子顕微鏡及び光学顕微鏡により観察し、強
磁性相ビットが形成されていることを確認した。次に、
ビッター液を拭き取り、−５００Ｏｅ及び−１０００Ｏ
ｅの磁界を加えた後、同様にビッターパターンの状態を
観察した。この結果、−５００Ｏｅの磁界を加えた場合
には、ビッターパターンはほとんど観察できなかった
が、−１０００Ｏｅの磁界を加えた場合にはビッターパ
ターンを再び観察することができた。これによって、ビ
ット状の情報の記録が可能で、且つ磁化反転に伴って記
録状態が変わることを確認することができた。 ｂ．上記ＭＦＭ法を用いて、まず、記録媒体１の記録層
３側から１０００Ｏｅの磁界を加えたサンプルを用いて
強磁性相スポットの位置における引力を観測し、次に、
−１０００Ｏｅの磁界を加えて斥力を観測した。この結
果、磁化反転に伴って記録状態が変わることを確認する
ことができた。これによって、レーザ光による熱によっ
て、情報が記録可能な強磁性相よりなる記録用情報トラ
ックを形成することができ、しかも磁化反転による情報
の記録再生を行うことができることを確認することがで
きた。

【００１５】（実験例２）次に、ＦｅＲｈ（Ｐｄ）系合
金を用いて基本動作の確認を行った。まず、Ｆｅ金属タ
ーゲット上に、Ｒｈ金属片を適量のせて、スパッタリン
グ法によってＦｅＲｈ系の記録層３をガラス基体よりな
る非磁性基体２上に形成した。この記録層３の温度依存
性を調べたところ、低温においては反強磁性を示すが、
０℃近傍においては相変化を生じて強磁性相が発現し
た。このような温度依存性では実用的ではないので、次
にＲｈに対して５％のＰｄ及び５％のＩｒ金属をそれぞ
れ追加して同様に２種類の成膜を行って記録層を形成し
た。これらの記録層の転移温度は上昇して、Ｐｄ（パラ
ジウム）を追加した場合には転移温度は約１００℃とな
り、Ｉｒ（イリジウム）を追加した場合には、転移温度
は約２００℃となり、それぞれ反強磁性から強磁性に相
転移した。また、これらの記録層は、図２に示すような
熱履歴特性を示し、成膜条件によって２０℃から１００
℃の幅を持つことが判明した。

【００１６】次に、前記実験例１において説明したと同
様な方法で記録特性の評価を行った。この結果、ＦｅＲ
ｈ（Ｐｄ）系合金の記録層及びＦｅＲｈ（Ｉｒ）系合金
の記録層について、共に前記実施例１における結果と同
様に良好な結果を得た。尚、以上の基本動作の確認によ
って、記録層に対して磁気ヘッドによる情報の記録再生
を行うことができる点はいうまでもなく明らかである。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような優れた作用効果を発揮することができる。記録
媒体の発明によれば、非磁性基体上に熱によって強磁性
状態の相を発現する材料の記録層を用いるようにしたの
で、高価な材料を使用したり製造工程を複雑化すること
なく、磁気記録方法と光記録方法の利点を共に備えるこ
とができ、線密度及びトラック密度を向上させることが
できる。上記記録媒体の記録再生方法の発明によれば、
上記記録媒体に対して情報の記録再生を効率的に行うこ
とができる。特に、初期化により記録用情報トラックを
形成した場合には、磁気ヘッドにより情報の記録と再生
を行うことができ、装置の小型化に寄与することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る記録媒体の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の記録媒体の記録層に用いる材料の温度
特性を示すグラフである。

【図３】本発明に係る記録再生方法を説明するための説
明図である。

【図４】本発明に係る他の記録再生方法を説明するため
の説明図である。

【符号の説明】

１…記録媒体、２…非磁性基体、３…記録層、４…記録
用光ヘッド、６…情報ビット、７…磁気センサ、８…記
録用情報トラック、９…磁気ヘッド。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱によって強磁性状態の相を発現し、か
   つその相変態が１次相移転であって、熱的ヒステリシス
   を有する記録層を備えたことを特徴とする記録媒体。
2. 【請求項２】 請求項１に規定される記録媒体の記録再
   生方法において、記録時はレーザ光を前記記録層に照射
   することにより照射された部分を熱によって強磁性状態
   の相にすることにより情報ビットを形成して記録し、再
   生時は前記情報ビットを磁気センサにより検出して再生
   することを特徴とする記録媒体の記録再生方法。
3. 【請求項３】 請求項１に規定される記録媒体の記録再
   生方法において、レーザ光を前記記録層に照射すること
   により照射された部分を熱によって強磁性状態の相にし
   た記録用情報トラックを形成し、この記録用情報トラッ
   クに磁気ヘッドにより信号を記録再生することを特徴と
   する記録媒体の記録再生方法。