JP2866514B2

JP2866514B2 - 光磁気メモリー素子及びその記録方法

Info

Publication number: JP2866514B2
Application number: JP3277753A
Authority: JP
Inventors: 順司広兼; 博之片山; 純一郎中山; 理伸三枝; 賢司太田
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC
Priority date: 1991-10-24
Filing date: 1991-10-24
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2014-03-08
Also published as: JPH05120745A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光磁気ディスク等の光
磁気メモリー素子およびその記録方法に係り、特に、光
変調記録によるオーバーライトに適した光磁気メモリー
素子およびその記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、光磁気ディスク等の光磁気メモリ
ー素子は、情報の書き換え可能な高密度・大容量のメモ
リー素子として注目されている。中でも、情報の書き換
えに際して情報の消去を必要としない、いわゆるオーバ
ーライトができる光磁気メモリー素子の必要性は年々高
まっている。

【０００３】上記オーバーライトの方法としては、磁界
変調記録と、交換結合膜を利用した光変調記録とが考え
られている。

【０００４】磁界変調記録によるオーバーライトでは、
一定強度の光ビームを光磁気メモリー素子の所定の記録
領域に照射しながら、磁気ヘッドから記録情報に応じて
反転する磁界をその記録領域に印加することにより情報
を記録している。この磁気ヘッドには、高周波の強磁界
を発生できるように、ハードディスク装置等で採用され
ているスライダーを備えた浮上型の磁気ヘッドが用いら
れている。

【０００５】光変調記録によるオーバーライトでは、１
９８７年度応用物理学会春期予稿集の第７２１頁、講演
番号２８ｐ−ＺＬ−３に記載されているように、ガラス
基板上に磁性体からなるメモリー層と補助層とを積層し
た二層構造の交換結合膜からなる光磁気メモリー素子を
使用している。オーバーライトを行う場合、まず、初期
化用磁石により補助層の磁化を一方向に揃える。それか
ら、補助磁石によりメモリー層の所定の記録領域に前記
方向とは逆方向に磁界を印加しながら、情報に応じて光
強度が強弱に変化する光ビームをその記録領域に照射す
ることにより、情報を記録している。

【０００６】また、第１３回日本応用磁気学会学術講演
概要集（１９８９年）の第１９２頁、講演番号２８ｐ−
ＺＬ−３には、ガラス基板上に磁性体からなる初期化
層、制御層、記録補助層、情報記録層とを積層した四層
構造の交換結合膜からなる光磁気メモリー素子を使用し
ている。初期化層の磁化は予め一方向に揃えられてお
り、動作時に反転されることはない。オーバーライトを
行う場合、補助磁石により情報記録層の所定の記録領域
に前記方向とは逆方向に磁界を印加しながら、情報に応
じて光強度が強弱に変化する光ビームをその記録領域に
照射することにより、情報を記録している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の磁界
変調記録によるオーバーライトでは、磁気ヘッドが浮上
を開始する時、磁気ヘッドを搭載したスライダーは光磁
気メモリー素子上を滑走するため、光磁気メモリー素子
に傷が付いたり、磁気ヘッドがクラッシュすることがあ
るという問題点を有している。すなわち、光磁気メモリ
ー素子の大きな特徴である非接触による情報の記録・再
生が犠牲になっている。

【０００８】また、二層構造の交換結合膜からなる光磁
気メモリー素子を使用した光変調記録によるオーバーラ
イトでは、初期化のために、数ｋＯｅの磁界を発生する
大きな初期化用磁石を必要とするという問題点を有して
いる。

【０００９】四層構造の交換結合膜からなる光磁気メモ
リー素子を使用した光変調記録によるオーバーライトで
は、予め初期化層の初期化を行っておけば、それ以降、
新たに初期化する必要はないが、製造時、各層の保磁力
とキュリー温度が所定値になるように制御することが困
難であるという問題点を有している。

【００１０】本発明の目的は、初期化用磁石を用いるこ
となく、光変調記録によるオーバーライトを行うことが
できる光磁気メモリー素子およびその記録方法を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る光
磁気メモリー素子は、垂直磁化膜からなる光磁気記録媒
体層と、該光磁気記録媒体層への反磁界の磁路を構成す
る面内磁化層とを有し、前記垂直磁化膜の磁気特性は、
室温以上キュリー温度以下の温度に加熱された領域が、
該領域に隣接する領域の磁化から生じる反磁界により磁
化反転可能となるように設定されていることを特徴とし
ている。

【００１２】請求項２の発明に係る光磁気メモリー素子
の記録方法は、垂直磁化膜からなる光磁気記録媒体層
と、該光磁気記録媒体層への反磁界の磁路を構成する面
内磁化層とを有する光磁気メモリー素子の記録方法であ
って、一定の大きさの外部磁界を前記垂直磁化膜に対し
て垂直方向に印加した状態で、光強度が強の光ビームを
照射して前記垂直磁化膜を走査することで、前記垂直磁
化膜に磁化方向が外部磁界の方向となる領域を形成して
いき、前記走査中に光ビームの強度を弱に変化させて、
前記走査により磁化方向が外部磁界の方向を向いた領域
からの反磁界によって、前記垂直磁化膜に、磁化方向が
外部磁界の方向の反対向きとなる領域を形成することを
特徴としている。

【００１３】

【００１４】

【作用】請求項１の構成によれば、隣接領域の磁化から
生じる反磁界によって磁化反転するので、初期化用磁石
を用いることなく、光変調記録によるオーバーライトを
実現することができる。

【００１５】請求項２に記載の記録方法によれば、初期
化磁石を用いることなく、光変調記録によるオーバライ
トを実現することができる。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【実施例】本発明の第１実施例について図１ないし図６
に基づいて説明すれば、以下の通りである。

【００１９】本実施例の光磁気メモリー素子としての光
磁気ディスクは、図１に示すように、円盤状の光透過性
のある基板１（基体）上に光磁気記録媒体層２と、面内
方向に磁化容易軸を有する面内磁化膜２１を順次形成し
た構成になっている。基板１の光磁気記録媒体層２側に
は、通常、光ビーム９を案内するためのグルーブ（図示
されていない）が同心円状に、あるいは、らせん状に形
成されている。

【００２０】上記の光磁気記録媒体層２は、例えば、図
２に示すように、第１の誘電体膜３ａ、磁性体からなる
垂直磁化膜４、第２の誘電体膜３ｂを基板１側から順次
積層した三層構造になっている。第１および第２の誘電
体膜３ａ・３ｂは、垂直磁化膜を保護する働きをする。
また、第１の誘電体膜３ａは、磁気カー効果を強調する
働きもする。なお、図３に示すように、第２の誘電体膜
３ｂ上にさらに反射膜５を設けた四層反射膜構造にして
もよい。

【００２１】垂直磁化膜４には、例えば、２ｋＯｅ程度
のＨc （保磁力）を有するＲＥ−ＴＭ（希土類−遷移金
属合金）が用いられる。面内磁化膜２１には、パーマロ
イ，ＳｉＦｅＡｌ，ＣｏＴｉ等が用いられる。面内磁化
膜２１の膜厚は、２００ｎｍ以上にする必要はない。基
板１には、ガラスあるいはポリカーボネイト等のプラス
チックが用いられる。

【００２２】三層構造の光磁気記録媒体層２は、具体的
には例えば、第１の誘電体膜３ａとしてＡｌＮを８０ｎ
ｍ、垂直磁化膜４としてＤｙ₂₀Ｆｅ₅₆Ｃｏ₂₄を１００ｎ
ｍ、第２の誘電体膜３ｂとしてＡｌＮを８０ｎｍ、順次
形成した構成になっている。この垂直磁化膜４の室温に
おける保磁力は５ｋＯｅ、キュリー温度は２００℃であ
った。

【００２３】また、四層反射膜構造の光磁気記録媒体層
２は、具体的には例えば、第１の誘電体膜３ａとしてＡ
ｌＮを８０ｎｍ、垂直磁化膜４としてＤｙ₂₀Ｆｅ₅₆Ｃｏ
₂₄を２０ｎｍ、第２の誘電体膜３ｂとしてＡｌＮを２５
ｎｍ、反射膜５としてＡｌを５０ｎｍ、順次形成した構
成になっている。

【００２４】本実施例で使用する光磁気記録再生装置と
しての光磁気ディスク装置は、図４に示すように、基本
的には、光磁気ディスクの基板１側に配置された光学ヘ
ッド１０と、光磁気ディスクの面内磁化膜２１側に光学
ヘッド１０に対向して配置された電磁石６から構成され
ている。

【００２５】光学ヘッド１０は、半導体レーザー等の光
源を有しており、光源からの出射光を集光して光磁気記
録媒体層２に光ビーム９を照射する対物レンズ１０ａを
備えている。

【００２６】電磁石６は、円柱状の磁気コア７と、磁気
コア７に巻回されたコイル８から構成されており、光ビ
ーム９が照射されている光磁気記録媒体層２の領域に一
定の大きさの外部磁界Ｈexを光磁気記録媒体層２に対し
て垂直方向に印加できるようになっている。

【００２７】上記の構成において、オーバーライト、す
なわち、重ね書きによる情報の書き換えを行う場合、所
定方向に回転駆動されている光磁気ディスクに電磁石６
より一定の大きさの外部磁界Ｈexを光磁気記録媒体層２
に印加しながら、情報に応じて光強度を強弱に変調した
光ビーム９を照射する。

【００２８】光ビーム９の光強度を図５の（ａ）に示す
ように変化させた場合のオーバーライト動作について説
明する。ここで、縦軸は光強度を示しており、横軸は時
間を示している。

【００２９】（ａ）のように光ビーム９の光強度を変化
させたときの光磁気記録媒体層２における垂直磁化膜４
の磁化の様子を同図の（ｂ）に示す。磁化の方向は上向
き、または、下向きの矢印で示されている。また、光磁
気記録媒体層２のトラック方向の位置と、その位置に照
射される光ビーム９の光強度とが対応するように図示さ
れている。

【００３０】光ビーム９の光強度が消去パワーレベルＰ
_E（ハイレベル）にあるとき、垂直磁化膜４の磁化は外
部磁界Ｈexの方向に向く。すなわち、下向きになる。こ
れに対して、光ビーム９の光強度がゼロ（ローレベル）
にされると、磁化の方向は前記下向きの磁化により生じ
る反磁界の方向（破線で示されている）に揃う。すなわ
ち、磁化は上向きになる。

【００３１】上記のオーバーライト動作について、図６
に基づいて、さらに詳しく説明すれば、以下のとおりで
ある。

【００３２】光ビーム９の光強度を、（ａ）のように変
化させた場合を考える。光ビーム９の光強度は、初め、
消去パワーレベルＰ_E（ハイレベル）にあり、時刻ｔ₂
に記録パワーレベルＰ_L（ローレベル）に下がり、時刻
ｔ₃に再び消去パワーレベルＰ_Eに戻るとする。なお、
消去パワーレベルＰ_Eとは垂直磁化膜４をキュリー温度
以上に昇温できるレーザーパワーであり、記録パワーレ
ベルＰ_Lとは垂直磁化膜４をキュリー温度にまで昇温で
きないレーザーパワーであり、通常ゼロである。

【００３３】このように光ビーム９の光強度を変化させ
たときの光磁気記録媒体層２における垂直磁化膜４の磁
化の様子を同図の（ｂ）〜（ｆ）に示す。なお、磁化の
方向は上向き、または、下向きの矢印で示されており、
光磁気記録媒体層２のトラック方向の位置と、その位置
に照射される光ビーム９の光強度とが対応するように図
示されている。

【００３４】時刻ｔ₁では、光ビーム９の光強度は消去
パワーレベルＰ_Eにあるので、光ビーム９が照射されて
いる垂直磁化膜４の領域１１はキュリー温度以上に昇温
されている（斜線はキュリー温度以上であることを示し
ている）。このため、領域１１の磁化は消失している。
領域１１の両側の領域１２・１２はキュリー温度よりも
低いために磁化を有するが、高温であるため、その大き
さは小さい。領域１２の磁化の方向は、領域１２よりも
さらに外側にある領域１３の磁化（外部磁界Ｈexの方
向、すなわち、下向き）により生じる反磁界（破線で示
されている）の方向、すなわち、外部磁界Ｈexの方向と
は反対の上向きになっている。

【００３５】時刻ｔ₂になるまで、光ビーム９の光強度
は消去パワーレベルＰ_Eにあるので、光磁気ディスクの
回転に伴ってキュリー温度以上に昇温されている領域１
１は（ｃ）のように右に移動し、この移動に伴って下向
きの磁化を有する領域１３も右に広がっていく。これ
は、光ビーム９の光強度が消去パワーレベルＰ_Eにある
とき、磁化の方向は外部磁界Ｈexの方向に揃っていくた
めである。

【００３６】時刻ｔ₂で光ビーム９の光強度が記録パワ
ーレベルＰ_Lに下げられると、領域１１・１２の温度は
急激に低下する。これにより、領域１２の磁化が大きく
なるので、領域１３の磁化により生じる反磁界との相互
作用が大きくなる。このために上向きの磁化を有する領
域１２が増大して、（ｄ）に示すように、領域１２ａ・
１２ａが形成される。また、領域１２ａの上向きの磁化
により生じる反磁界により下向きの磁化を有する領域１
４が形成される。

【００３７】時刻ｔ₃で再び光ビーム９の光強度が消去
パワーレベルＰ_Eに上げられると、（ｅ）に示すように
光ビーム９が照射されている領域１１はキュリー温度以
上に昇温され、この領域１１の磁化は消失する。また、
これに伴って、領域１４も減少して、領域１４ｂにな
る。

【００３８】時刻ｔ₄では、キュリー温度以上に昇温さ
れている領域１１が（ｆ）のように右に移動し、この移
動に伴って下向きの磁化を有する領域１４ｂが右に広が
って領域１４ａになる。これは、前述のように、光ビー
ム９の光強度が消去パワーレベルＰ_Eにあるとき、磁化
の方向は外部磁界Ｈexの方向に揃っていくためである。

【００３９】以上のようにして、記録パワーレベルＰ_L
の光ビーム９の照射により、光磁気記録媒体層２の垂直
磁化膜４に外部磁界Ｈexとは反対方向の上向きの磁化を
有する領域１２ａを形成できる。

【００４０】本実施例の光磁気ディスクでは、光磁気記
録媒体層２上に面内磁化膜２１を形成したので、光ビー
ム９が照射されている領域に隣接した領域の下向きの磁
化から出た反磁界は、図１の破線に示すように、面内磁
化膜２１を通って戻ってくる。すなわち、空間に広がる
反磁界が減る。換言すれば、光ビーム９が照射されてい
る領域を通る反磁界の強度が増大する。これにより、反
磁界を効率的に利用できることになり、上記の光変調に
よるオーバーライトを確実に行える。

【００４１】また、上記の光磁気記録媒体層２の垂直磁
化膜４は、交換結合膜ではなく単層膜であるので、その
保磁力およびキュリー温度の許容範囲が広い。このた
め、光磁気ディスクの製造が容易である。

【００４２】さらに、電磁石６は一定の外部磁界Ｈexを
印加するだけであるので、光磁気ディスクにあまり近づ
ける必要がない。このため、非接触で光磁気ディスクの
記録・再生を行える。

【００４３】本発明の第２実施例の光磁気ディスクにつ
いて、図７ないし図９に基づいて説明すれば、以下のと
おりである。なお、説明の便宜上、前記の実施例の図面
に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の符
号を付記し、その説明を省略する。

【００４４】本実施例の光磁気ディスクと前記の実施例
の光磁気ディスクの相違点は、図７に示すように、光磁
気記録媒体層２の基板１側にも面内磁化膜２２を形成し
たことである。面内磁化膜２２には、面内磁化膜２１と
同様に、面内方向に磁化容易軸を有する材料が使用され
る。面内磁化膜２２の膜厚は、光ビーム９が透過するよ
うに、２０ｎｍ以下に設定する。

【００４５】上記の光磁気記録媒体層２は、例えば、図
８に示すように、三層構造になっている。また、図９に
示すように、反射膜５を有する四層反射膜構造にしても
よい。

【００４６】上記の構成によれば、光磁気記録媒体層２
の上下面にそれぞれ面内磁化膜２１と２２を形成したの
で、光ビーム９が照射されている領域に隣接した領域の
下向きの磁化から出た反磁界は、図７の破線に示すよう
に、面内磁化膜２２と２１を通って戻ってくる。これに
より、空間に広がる反磁界がほとんどなくなる。換言す
れば、光ビーム９が照射されている領域を通る反磁界の
強度がきわめて増大する。これにより、反磁界を一層効
率的に利用できることになり、上記の光変調によるオー
バーライトを確実に行える。

【００４７】本発明の第３実施例の光磁気ディスクにつ
いて、図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下
のとおりである。なお、説明の便宜上、前記の実施例の
図面に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一
の符号を付記し、その説明を省略する。

【００４８】本実施例の光磁気ディスクと前記の実施例
の光磁気ディスクの相違点は、垂直磁化膜４に接するよ
うに面内磁化膜２１または２２を配置したことにある。
したがって、面内磁化膜２１または２２は光磁気記録媒
体層２ａ内に含まれることになる。

【００４９】光磁気記録媒体層２ａは、例えば、図１０
に示すように、第１の誘電体膜３ａ、磁性体からなる垂
直磁化膜４、面内磁化膜２１、第２の誘電体膜３ｂを基
板１側から順次積層した構造になっている。

【００５０】また、面内磁化膜２１を形成するだけでな
く、図１１に示すように、第１の誘電体膜３ａと垂直磁
化膜４の間に光ビーム９を透過できる面内磁化膜２２を
さらに形成してもよい。

【００５１】上記の構成によれば、面内磁化膜２１また
は２２が垂直磁化膜４に接しているので、空間に広がる
反磁界がさらに減少する。これにより、反磁界を一層効
率的に利用できる。

【００５２】本発明の第４実施例の光磁気ディスクにつ
いて、図１２および図１３に基づいて説明すれば、以下
の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実施例の図
面に示した部材と同一の機能を有する部材には、同一の
符号を付記し、その説明を省略する。

【００５３】本実施例の光磁気ディスクと前記の実施例
の光磁気ディスクの相違点は、反射型にするため、光磁
気記録媒体層２ａ内に光ビーム９を透過できる面内磁化
膜２２を配置し、かつ、反射膜５を形成したことにあ
る。

【００５４】光磁気記録媒体層２ａは、例えば、図１２
に示すように、第１の誘電体膜３ａ、磁性体からなる垂
直磁化膜４、面内磁化膜２２、第２の誘電体膜３ｂ、反
射膜５を基板１側から順次積層した構造になっている。

【００５５】また、図１３に示すように、面内磁化膜２
２を、第１の誘電体膜３ａと垂直磁化膜４の間にさらに
形成してもよい。

【００５６】上記の構成によれば、光ビーム９を透過で
きる面内磁化膜２２が垂直磁化膜４に接しているので、
反磁界を一層効率的に利用できる反射型の光磁気ディス
クが得られる。

【００５７】以上の実施例では、光磁気メモリー素子の
一例として、光磁気ディスクを挙げて説明したが、光磁
気カードや光磁気テープ等にも応用できる。光磁気テー
プに応用する場合は、上記の基板１の代わりに、フレキ
シブルなベース（基体）、例えば、ポリエチレンテレフ
タレート・テープを用いればよい。

【００５８】

【発明の効果】請求項１の発明に係る光磁気メモリー素
子は、以上のように、垂直磁化膜からなる光磁気記録媒
体層に面内磁化層を積層し、前記垂直磁化膜の磁気特性
を、室温以上キュリー温度以下であるときには、隣接領
域の磁化から生じる反磁界によって、磁化反転可能なよ
うに設定する。

【００５９】それゆえ、初期化用磁石を用いることな
く、光変調記録によるオーバーライトを実現することが
できる。

【００６０】また、請求項２に記載の光磁気メモリー素
子の記録方法によれば、初期化磁界を用いることなく、
光変調記録によるオーバライト記録を実現できる。本発
明によれば、記録媒体または浮上型ヘッドの損傷や、記
録媒体に対する浮上型ヘッドの吸着を防止することがで
きる。

【００６１】

【００６２】

【００６３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すものであり、光磁気
ディスクの概略の構成図である。

【図２】図１の光磁気ディスクにおける光磁気記録媒体
層の概略構成を示す断面図である。

【図３】図１の光磁気ディスクにおける光磁気記録媒体
層の他の概略構成を示す断面図である。

【図４】光変調記録によるオーバーライトを行う光磁気
ディスク装置の概略の構成図である。

【図５】光変調記録によるオーバーライトを示すための
説明図であり、（ａ）は光ビームの光強度の時間変化を
示しており、（ｂ）は垂直磁化膜の磁化の様子を示して
いる。

【図６】光変調記録によるオーバーライトの原理を示す
説明図であり、（ａ）は光ビームの光強度の時間変化を
示しており、（ｂ）ないし（ｆ）は垂直磁化膜の磁化の
様子を時間経過を追って示している。

【図７】本発明の第２実施例を示すものであり、光磁気
ディスクの概略の構成図である。

【図８】図７の光磁気ディスクにおける光磁気記録媒体
層の概略構成を示す断面図である。

【図９】図７の光磁気ディスクにおける光磁気記録媒体
層の他の概略構成を示す断面図である。

【図１０】本発明の第３実施例を示すものであり、光磁
気記録媒体層内に面内磁化膜を有する光磁気ディスクの
概略構成を示す断面図である。

【図１１】光磁気記録媒体層内に面内磁化膜を有する光
磁気ディスクの他の概略構成を示す断面図である。

【図１２】本発明の第４実施例を示すものであり、光磁
気記録媒体層内に面内磁化膜を有する反射型の光磁気デ
ィスクの概略構成を示す断面図である。

【図１３】光磁気記録媒体層内に面内磁化膜を有する反
射型の光磁気ディスクの他の概略構成を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１基板（基体）２光磁気記録媒体層２ａ光磁気記録媒体層４垂直磁化膜６電磁石９光ビーム１１領域１２領域１２ａ領域１３領域１４領域１４ａ領域１４ｂ領域２１面内磁化膜２２面内磁化膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三枝理伸大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者太田賢司大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (56)参考文献特開平２−247846（ＪＰ，Ａ) 特開平３−19156（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−22451（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 11/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】垂直磁化膜からなる光磁気記録媒体層
と、該光磁気記録媒体層への反磁界の磁路を構成する面
内磁化層とを有し、前記垂直磁化膜の磁気特性は、室温以上キュリー温度以
下の温度に加熱された領域が、該領域に隣接する領域の
磁化から生じる反磁界により磁化反転可能となるよう設
定されていることを特徴とする光磁気メモリー素子。
【請求項２】垂直磁化膜からなる光磁気記録媒体層
と、該光磁気記録媒体層への反磁界の磁路を構成する面
内磁化層とを有する光磁気メモリー素子の記録方法であ
って、一定の大きさの外部磁界を前記垂直磁化膜に対して垂直
方向に印加した状態で、光強度が強の光ビームを照射し
て前記垂直磁化膜を走査することで、前記垂直磁化膜に
磁化方向が外部磁界の方向となる領域を形成していき、前記走査中に光ビームの強度を弱に変化させて、前記走
査により磁化方向が外部磁界の方向を向いた領域からの
反磁界によって、前記垂直磁化膜に、磁化方向が外部磁
界の方向の反対向きとなる領域を形成することを特徴と
する記録方法。