JP2812113B2 - 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こともあ
る）薄膜媒体が実用化されてきている。更にはその中で
も、垂直磁気記録方式が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
た両者の技術と記録密度を比較すると、線密度では磁気
記録方式が高密度であるが、トラック密度に関しては光
記録方式が高密度で優れている。そこで、これらの両方
式の優れた点を活用して、例えば光記録用で用いられて
いる高精度の光サーボ技術を磁気ディスクに応用して、
高い面密度を達成した記録方式も開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方式
では、光ヘッドと磁気ヘッドの両方を持つため、記録装
置が複雑化して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、光サーボ方式では、記録媒体に予め
サーボ用のビットを形成する必要があり、製造工程的に
も複雑になるという問題があった。また、磁気記録方式
においては、高い線密度を実現するために、面内記録の
場合には磁性膜は高い保磁力を持つ事が求められ、他
方、垂直記録の場合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
きな制限がつき、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
用の新しいヘッドの開発などが要求されている。

【０００４】一方、光磁気記録方式では、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
的である事などが求められ、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、いずれも高価な材料を
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、その目的は安価で高
い記録密度を有する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、且つその相変態が１次相転移であって、熱的ヒス
テリシスを有する記録層を備え、この記録層の表面にパ
ルス電圧を加え、そのエネルギによって記録層の微小領
域に、熱によって多数の強磁性状態の相を形成すること
により構成したものである。

【０００６】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、記録層に形成さ
れた多数の微小な強磁性状態の相を、前記記録層に対し
て上向き或いは下向きに磁化することによって記録すべ
き情報ビットを形成し、再生時は、金属或いは合金から
なる磁気センサに前記情報ビットにより加わる引力或い
は斥力または前記磁気センサに入り込む磁束を検出する
ことによって情報を再生するようにしたものである。

【０００７】

【作用】記録層の表面に多数の微小な強磁性状態の相を
形成するには、この記録層の表面にこれと対向させて配
置された針状の金属或いは合金との間にパルス電圧を加
え、この熱エネルギにより多数の微小な強磁性状態の相
を形成する。この記録媒体への記録は、強磁性金属或い
は合金等よりなる針にコイルを巻回して磁気ヘッドを構
成し、これを通常の磁気記録において磁気ヘッドと同様
に作用させることにより情報の記録を行い、また、再生
時には、この磁気ヘッドを磁気センサとして使用し、情
報の読み出しを行う。この強磁性金属或いは合金よりな
る針は、前記記録層に強磁性状態の相を形成する際に用
いた針と同一のものとしてもよい。

【０００８】

【実施例】以下に本発明に係る記録媒体とその記録再生
方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は
本発明に係る記録媒体の一実施例を示す断面図、図２は
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、図３は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ど
のようなものでもよく、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変化する
材料を用いる。

【０００９】具体的な例としては、記録層３を構成する
材料として、Ｍｎ２−ｘＳｂｘ（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などが挙げられ、
好ましくは、相変化の温度が６０℃以上で且つ３００℃
以下であるものがよい。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化と
の関係に熱履歴を持つ材料がよい。尚、Ｍｎはマンガ
ン、Ｓｂはアンチモンを、Ｆｅは鉄を、Ｒｈはロジュウ
ムを、Ｐｄはパラジュウムを示す。以下、記録層３の材
料として、Ｆｅ−Ｚｒ（ジルコニュウム）系アモルファ
ス合金を用いて行った基本動作の確認の例について示
す。

【００１０】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２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℃）で常磁性であるが、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（常磁性相）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及びＺ
ｒの組成に依存する。例えば、Ｚｒの組成比を１０ａｔ
％とした時転移温度は２５０℃であった。

【００１１】上記記録層３は非磁性基体２上に直接形成
してもよく、或いは図１に示すように非磁性基体２上に
別の下地層４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。特に、記録層の熱伝導性が良い場合、
記録層が強磁性相への相変態温度まで充分に温度が上が
らず、記録可能な強磁性相が形成されないことが考えら
れ、それを改善するために下地層を設けることが必要に
なる。また、下地層は後述するように、磁場中冷却効果
の効率を上げるため、更には、記録再生特性向上のため
の軟磁性層として設ける事も好ましい。この記録層３上
に保護膜を形成したり、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、或いは光記録媒体において採用されている種々の耐
候性改善の手法や走行性改善の手段を施すことは、本発
明に対して同様に効果のあるものである。

【００１２】更に、初期化を行うために図３に示すよう
に、この記録層３に対向させて金属或いは合金よりなる
針５を配置し、この記録層３と針５の間にパルス電圧源
６からのパルス電圧を加え、それによって発生する熱に
よって記録層に微小領域の強磁性相（強磁性状態の相）
７を多数発現させる。金属、或いは合金よりなる針５は
針状に加工し易く、且つ導電性が良いものであればよ
い。本実施例では、記録再生装置をできるだけ簡便にす
るために、記録層７に微小な強磁性相領域を形成する為
に用いた合金の針５として、軟磁性体の代表であるパー
マロイを用いた。また、この針５には予めコイル８を巻
き付けておき、１０００Ｏｅ以上の磁界が発生するだけ
の電流をコイルに流しておいた。

【００１３】これによって、このパルス電圧を加えるこ
とによって記録層の微小領域の温度が上昇し、強磁性相
に相変態する。この相変態過程で、磁場中冷却効果をも
たらし、垂直方向に誘導磁気異方性を付与する事ができ
た。この時、保熱用下地層４を設ける事は、パルス電圧
を印加する時間を短くできるので好ましい。また、下地
層４が軟磁性層であれば、針５からの磁界が効率よく強
磁性相転移を起こした微小領域に作用し、磁場中冷却効
果を高めるので好ましい。実施例では下地層４として軟
磁性パーマロイ層を設けた。磁場中冷却効果を積極的に
活用する必要があれば、記録媒体１に予め記録層３に垂
直に磁界を加えておく。磁界のソースは基体側に垂直方
向に磁化された永久磁石の板を用いる事ができる。この
微小領域の大きさはＭＦＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｏｒ
ｃｅ Ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）法を用いて、外径が２０
ｎｍ以下が可能である。この様にして、多数の微小な強
磁性相７を記録層３上に設ける事によって、記録媒体１
を形成する。

【００１４】次に、以上のように構成された記録媒体の
記録再生方法について説明する。まず、情報の記録は以
下のようにして行う。上記のように記録媒体１はすでに
記録層３の面の垂直な向きに磁化された微小な強磁性相
７が形成されている。そこで、記録においては、上記針
５にコイル８を巻回して磁気ヘッド９を形成し、これを
通常の磁気記録における磁気ヘッドとして用いる。すな
わち、記録したい微小領域の強磁性相７の位置に前記の
針５の先端を位置合わせし、このコイル８に前記の媒体
形成の場合とは逆の方向に電流を流して、磁化を反転さ
せる。つまり、最初の状態が“０”の状態で、磁化反転
した領域は“１”に対応する。これによって、情報ビッ
トを形成することができた。

【００１５】次に、情報ビットの再生は以下のようにし
て行う。情報の再生に際しては、上記磁気ヘッド９を磁
気センサとして用い、このコイル８に流れる電流の変動
やこのセンサに加わる力の変動を検出することによって
情報ビットの再生を行う。まず第１の方法として、強磁
性相７に記録された情報ビット上を上記針５によりスキ
ャンさせ、情報ビットの磁化の反転に対応して、針５に
磁束が入り込み電磁誘導によってコイル８に流れる電流
の向きを検出する。検出電流の向きは、情報ビットの磁
化の向きによって変動することからこれによって情報ビ
ットを再生することができた。

【００１６】また、第２の情報の再生方法としては次の
ように行うこともできる。まず、軟磁性体等よりなる針
５に巻回したコイル８に一定の電流を流してこれを磁化
し、この電流を流した状態で針５を情報ビット上に近づ
ける。この時、情報ビットの磁化の向きによって磁気セ
ンサ９に加わる力は引力になったり斥力になったりす
る。そこで、この引力と斥力をＭＦＭ法によってカンチ
レバーに加わる力を見ることによって検出し、情報ビッ
トの再生を行う。

【００１７】以上のように構成することにより、記録密
度を大幅に向上させることができる。例えば情報ビット
の大きさは２０ｎｍ以下にすることができ、その面密度
は２．５ギガビット／ｍｍ² にも達した。これは、現行
の磁気記録で最も面密度が高い媒体に対して１００倍以
上の高記録密度である。また、初期化により記録媒体に
記録用の微小な強磁性相を形成する際に、軟磁性体の合
金を針として使用した場合にはこの針を情報ビットの記
録と再生に共通に使用でき、装置の小型化に寄与するこ
とができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の記録媒体及
びその記録再生方法によれば次のように優れた作用効果
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、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
記録再生を効率よく行うことができる。

【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。

【符号の説明】

１…記録媒体、２…非磁性基体、３…記録層、４…下地
層、５…針、６…パルス電圧源、７…強磁性相（強磁性
状態の相）、８…コイル、９…磁気ヘッド（磁気セン
サ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 11/14 G11B 5/02 G11B 5/66

Claims (2)

(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、
   且つその相変態が１次相転移であって、熱的ヒステリシ
   スを有する記録層を備え、その記録層の表面にパルス電
   圧を加え、その熱エネルギによって記録層に多数の微小
   な強磁性状態の相を形成し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、記録層に形成された多数の
   微小な強磁性状態の相を、前記記録層に対して上向き或
   いは下向きに磁化することによって記録すべき情報ビッ
   トを形成し、再生時は、金属或いは合金からなる磁気セ
   ンサと前記情報ビット間に加わる引力或いは斥力または
   前記磁気センサに入り込む磁束を検出することによって
   情報を再生することを特徴とする記録媒体の記録再生方
   法。