JP3038735B2 - オーバライト可能な光磁気記録媒体及び前処理方法 - Google Patents

オーバライト可能な光磁気記録媒体及び前処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、「記録磁界Hbの向きを変調せずに、光の強
度変調だけでオーバーライト(over write)が可能な光
磁気記録媒体ディスク」を前処理する方法及び前処理さ
れた前記ディスクに関する。
〔従来の技術〕
最近、高密度、大容量、高いアクセス速度、並びに高
い記録及び再生速度を含めた種々の要求を満足する光学
的記録再生方法、それに使用される記録装置、再生装置
及び記録媒体を開発しようとする努力が成されている。
広範囲な光学的記録再生方法の中で、光磁気記録再生
方法は、情報を使用した後、消去することができ、新た
な情報を記録することができるというユニークな利点の
ために、最も大きな魅力に満ちている。
この光磁気記録再生方法で使用される記録媒体は、記
録層として1層又は多層の垂直磁化膜(perpendicular
magnetic layer or layers)を有する。この磁化膜は、
例えばアモルファスのGdFeや、GdCo、GdFeCo、TbFe、Tb
Co、TbFeCoなどからなる。記録層は一般に同心円状又は
らせん状のトラックを成しており、このトラックの上に
情報が記録される。ここで、本明細書では、膜面に対し
「上向き(upward)」又は「下向き(downward)」の何
れか一方を、「A向き」、他方を「逆A向き」と定義す
る。記録すべき情報は、予め2値化されており、この情
報が「A向き」の磁化を有するビット(B1)と、「逆A
向き」の磁化を有するビット(B0)の2つの信号で記録
される。これらのビットB1,B0は、デジタル信号の1,0の
何れか一方と他方にそれぞれ相当する。しかし、一般に
は記録されるトラックの磁化は、記録前に強力な外部磁
場を印加することによって「逆A向き」に揃えられる。
この処理は初期化(initialize)と呼ばれる。その上で
トラックに「A向き」の磁化を有するビット(B1)を形
成する。情報は、このビット(B1)の有無及び/又はビ
ット長によって記録される。
ビット形成の原理: ビットの形成に於いては、レーザーの特徴即ち空間的
時間的に素晴らしい凝集性(coherence)が有利に使用
され、レーザー光の波長によって決定される回折限界と
ほとんど同じ位に小さいスポットにビームが絞り込まれ
る。絞り込まれた光はトラック表面に照射され、記録層
に直径が1μm以下のビットを形成することにより情報
が記録される。光学的記録においては、理論的に約108
ビット/cm2までの記録密度を達成することができる。何
故ならば、レーザビームはその波長とほとんど同じ位に
小さい直径を有するスポットにまで凝縮(concentrat
e)することが出来るからである。
第2図に示すように、光磁気記録においては、レーザ
ービーム(L)を記録層(1)の上に絞りこみ、それを
加熱する。その間、初期化された向きとは反対の向きに
記録磁界(Hb)を加熱された部分に外部から印加する。
そうすると局部的に加熱された部分の保磁力Hc(coersi
vity)は減少し記録磁界(Hb)より小さくなる。その結
果、その部分の磁化は、記録磁界(Hb)の向きに並ぶ。
こうして逆に磁化されたビットが形成される。
フェロ磁性材料とフェリ磁性材料では、磁化及びHcの
温度依存性が異なる。フェロ磁性材料はキュリー点付近
で減少するHcを有し、この現象に基づいて記録が実行さ
れる。従って、Tc書込み(キュリー点書込み)と引用さ
れる。
他方、フェリ磁性材料はキュリー点より低い補償温度
(compensation temperature)を有しており、そこでは
磁化(M)はゼロになる。逆にこの温度付近でHcが非常
に大きくなり、その温度から外れるとHcが急激に低下す
る。この低下したHcは、比較的弱い記録磁界(Hb)によ
って打ち負かされる。つまり、記録が可能になる。この
記録プロセスはTcomp.書込み(補償点書込み)と呼ば
れる。
もっとも、キュリー点又はその近辺、及び補償温度の
近辺にこだわる必要はない。要するに、室温より高い所
定の温度に於いて、低下したHcを有する磁性材料に対
し、その低下したHcを打ち負かせる記録磁界(Hb)を印
加すれば、記録は可能である。
再生の原理: 第3図は、光磁気効果に基づく情報再生の原理を示
す。光は、光路に垂直な平上で全ての方向に通常は発散
している電磁場ベクトルを有する電磁波である。光が直
線偏光(Lp)に変換され、そして記録層(1)に照射さ
れたとき、光はその表面で反射されるか又は記録層
(1)を透過する。このとき、偏光面は磁化(M)の向
きに従って回転する。この回転する現象は、磁気カー
(Kerr)効果又は磁気ファラデー(Faraday)効果と呼
ばれる。
例えば、もし反射光の偏光面が「A向き」磁化に対し
てθk度回転するとすると、「逆A向き」磁化に対して
は−θk度回転する。従って、光アナライザー(偏光
子)の軸を−θk度傾けた面に垂直にセットしておく
と、「逆A向き」に磁化されたビット(B0)から反射さ
れた光はアナライザーを透過することができない。それ
に対して「A向き」に磁化されたビット(B1)から反射
された光は、(sin2θk)を乗じた分がアナライザー
を通過し、ディテクター(光電変換手段)に捕獲され
る。その結果、「A向き」に磁化されたビット(B1)は
「逆A向き」に磁化されたビット(B0)よりも明るく見
え、ディテクターに於いて強い電気信号を発生させる。
ディテクターからの電気信号は、記録された情報に従っ
て変調されるので、情報が再生されるのである。
ところで、記録ずみの媒体を再使用するには、(i)
媒体を再び初期化装置で初期化するか、又は(ii)記録
装置に記録ヘッドと同様な消去ヘッドを併設するか、又
は(iii)予め、前段処理として記録装置又は消去装置
を用いて記録ずみ情報を消去する必要がある。
従って、光磁気記録方式では、これまで、記録ずみ情
報の有無にかかわらず新たな情報をその場で記録できる
オーバーライト(over write)は、不可能とされてい
た。
もっとも、もし記録磁界Hbの向きを必要に応じて「A
向き」と「逆A向き」との間で自由に変調することがで
きれば、オーバーライトが可能になる。しかしながら、
記録媒体Hbの向きを高速度で変調することは不可能であ
る。例えば、記録磁界Hbが永久磁石である場合、磁石の
向きを機械的に反転させる必要がある。しかし、磁石の
向きを高速で反転させることは、無理である。記録磁界
Hbが電磁石である場合にも、大容量の電流の向きをその
ように高速で変調することは不可能である。
しかしながら、技術の進歩は著しく、記録磁界HbをO
N、OFFせずに又は記録磁界Hbの向きを変調せずに、照射
する光の強度だけを記録すべき2値化情報に従い変調す
ることにより、オーバーライトが可能な光磁気記録方法
と、それに使用されるオーバーライト可能な光磁気記録
媒体と、同じくそれに使用されるオーバーライト可能な
記録装置が発明され、特許出願された(特開昭62−1759
48号)。以下、この発明を基本発明と引用する。
〔基本発明の説明〕
基本発明の特徴の1つは、記録層(第1層)と記録補
助層(第2層)との少なくとも2層構造の多層垂直磁化
膜からなる光磁気記録媒体を使用することである。そし
て、情報を「A向き」磁化を有するビットと「逆A向
き」磁化を有するビットで第1層(場合により第2層に
も)に記録するのである。
基本発明によるオーバーライト方法は、 (a)記録媒体を移動させること; (b)初期補助磁界Hini.を印加することによって、記
録する前までに、第1層の磁化はそのままにしておき、
第2層の磁化のみを、「A向き」に揃えておくこと; (c)レーザービームを媒体に照射すること; (d)前記ビーム強度を記録すべき2値化情報に従いパ
ルス状に変調すること; (e)前記ビームを照射した時、照射部分に記録磁界を
印加すること; (f)前記パルス状ビームの強度が高レベルの時に「A
向き」磁化を有するビット又は「逆A向き」磁化を有す
るビットの何れか一方を形成させ、ビーム強度が低レベ
ルの時に、他方のビットを形成させること; からなる。
基本発明では、記録するときには、例えば (a)光磁気記録媒体を移動させる手段; (b)初期補正磁界Hini.印加手段; (c)レーザービーム光源; (d)記録すべき2値化情報に従い、ビーム強度を、 (1)「A向き」磁化を有するビットと「逆A向き」
磁化を有するビットの何れか一方のビットを形成させる
のに適当な温度を媒体に与える高レベルと、 (2)他方のビットを形成させるのに適当な温度を媒
体に与える低レベルとにパルス状に変調する変調手段; (e)前記初期補助磁界印加手段と兼用されることがあ
り得る記録磁界印加手段; からなるオーバーライト可能な光磁気記録装置を使用す
る。
基本発明では、レーザービームは、記録すべき情報に
従いパルス状に変調される。しかし、このこと自身は、
従来の光磁気記録でも行われており、記録すべき2近情
報に従いビーム強度をパルス状に変調する手段は既知の
手段である。例えば、THE BELL SYSTEM TECHNICAL
JOURNAL,Vol.62(1983),1923−1936に詳しく説明され
ている。従って、ビーム強度の必要な高レベルと低レベ
ルが与えられれば、従来の変調手段を一部修正するだけ
で容易に入手できる。当業者にとって、そのような修正
は、ビーム強度の高レベルと低レベルが与えられれば、
容易であろう。
基本発明に於いて特徴的なことの1つは、ビーム強度
の高レベルと低レベルである。即ち、ビーム強度が高レ
ベルの時に、記録磁界Hbにより記録補助層(第2層)の
「A向き」磁化を「逆A向き」に反転(reverse)さ
せ、この第2層の「逆A向き」磁化によって記録層(第
1層)に「逆A向き」磁化〔又は「A向き」磁化〕を有
するビットを形成する。ビーム強度が低レベルの時は、
第2層の「A向き」磁化によって第1層に「A向き」磁
化〔又は「逆A向き」磁化〕を有するビットを形成す
る。
なお、本明細書では、 ○○○〔又は△△△〕という表現は、先に〔 〕の外の
○○○を読んだときには、以下の○○○〔又は△△△〕
のときにも、〔 〕の外の○○○を読むことにする。そ
れに対して先に○○○を読まずに〔 〕内の△△△の方
を選択して読んだときには、以下の○○○〔又は△△
△〕のときにも○○○を読まずに〔 〕内の△△△を読
むものとする。
すでに知られているように、記録をしない時にも、例
えば媒体における所定の記録場所をアクセスするために
レーザービームを非常な低レベルで点灯することがあ
る。またレーザービームを再生に兼用するときには、非
常な低レベルの強度でレーザービームを点灯させるこ
とがある。本発明においても、レーザービームの強度を
この非常な低レベルにすることもある。しかし、ビッ
トを形成するときの低レベルは、この非常な低レベル
よりも高い。従って、例えば、基本発明におけるレーザ
ービームの出力波形は、次の通りになる。
なお、基本発明の明細書には明記されていないが、基
本発明では、記録用のビームは、1本ではなく近接した
2本のビームを用いて、先行ビームを原則として変調し
ない低レベルのレーザービーム(消去用)とし、後行ビ
ームを情報に従い変調する高レベルのレーザービーム
(書込用)としてもよい。この場合、後行ビームは、高
レベルと基底レベル(低レベルと同一又はそれより低い
レベルであり、出力がゼロでもよい)との間でパルス変
調される。この場合の出力波形は次の通りである。
基本発明で使用される媒体は、第1実施態様と第2実
施態様とに大別される。いずれの実施態様においても、
記録媒体は、記録層(第1層)と記録補助層(第2層)
を含む多層構造を有する。
第1層は、室温で保磁力が高く磁化反転温度が低い記
録層である。第2層は第1層に比べ相対的に室温で保磁
力が低く磁化反転温度が高い記録補助層である。なお、
第1層と第2層ともに、それ自体多層膜から構成されて
いてもよい。場合により第1層と第2層との間に第3の
層が存在していてもよい。更に第1層と第2層との間に
明確な境界がなく、一方から徐々に他方に変わってもよ
い。
第1実施態様では、記録層(第1層)の保磁力を
HC1、記録補助層(第2層)のそれをHC2、第1層のキュ
リー点をTC1、第2層のそれをTC2、室温をTR、低レベル
のレーザービームを照射した時の記録媒体の温度をTL
高レベルのレーザービームを照射した時のそれをTH、第
1層が受ける結合磁界をHD1、第2層が受ける結合磁界
をHD2とした場合、記録媒体は、下記の式1を満足し、
そして室温で式2〜5を満足するものである。
TR<TC1TL<TC2TH ……式1 HC1>HC2+|HD1HD2| ……式2 HC1>HD1 ……式3 HC2>HD2 ……式4 HC2+HD2<|Hini.|<HC1±HD1 ……式5 上記式中、符号「」は、等しいか又は大略等しいこ
とを表す。また上記式中、複合±,については、上段
が後述するA(antiparallel)タイプの媒体の場合であ
り、下段は後述するP(parallel)タイプの媒体の場合
である。なお、フェロ磁性体媒体はPタイプに属する。
つまり、保磁力と温度との関係をグラフで表すと、次
の如くなる。細線は第1層のそれを、太線は第2層のそ
れを表す。
従って、この記録媒体に室温で初期補助磁界(Hin
i.)を印加すると、式5によれば、記録層(第1層)の
磁化の向きは反転せずに記録補助層(第2層)の磁化の
みが反転する。そこで、記録前に媒体に初期補助磁界
(Hini.)を印加すると、第2層のみを「A向き」−こ
こでは「A向き」を便宜的に本明細書紙面において上向
きの矢で示し、「逆A向き」を下向きの矢で示す−
に磁化させることができる。そして、Hini.がゼロにな
っても、式4により、第2層の磁化は再反転せずにそ
のまま保持される。
初期補助磁界(Hini.)により第2層のみが、記録直
前まで「A向き」に磁化されている状態を概念的に表
すと、次のようになる。
ここで、第1層における磁化の向きは、それまでに
記録されていた情報を表わす。以下の説明においては、
向きに関係がないので、以下Χで示す。
ここにおいて、高レベルのレーザービームを照射して
媒体温度をTHに上昇させる。すると、THはキュリー点T
C1より高温度なので記録層(第1層)の磁化は消失して
しまう。更にTHはキュリー点TC2付近なので記録補助層
(第2層)の磁化も全く又はほぼ消失する。ここで、媒
体の種類に応じて「A向き」又は「逆A向き」の記録磁
界(Hb)を印加する。記録磁界(Hb)は、媒体自身から
の浮遊磁界でもよい。説明を簡単にするために「逆A向
き」の記録磁界(Hb)を印加したとする。媒体は移動し
ているので、照射された部分は、レーザービームから直
ぐに遠ざかり、冷却される。Hbの存在下で、媒体の温度
が低下すると、第2層の磁化は、Hbに従い、反転されて
「逆A向き」の磁化となる(状態2H)。
そして、さらに放冷が進み、媒体温度がTC1より少し
下がると、再び第1層の磁化が現れる。その場合、磁気
的結合(交換結合)力のために、第1層の磁化の向き
は、第2層の磁化の向きの影響を受ける。その結果、媒
体に応じて(Pタイプ)の媒体の場合)又は(Aタ
イプの媒体の場合)が生じる。
この高レベルのレーザービームによる状態の変化をこ
こでは高温サイクルと呼ぶことにする。
次に、低レベルのレーザービームを照射して媒体温度
をTLに上昇させる。TLはキュリー点TC1付近なので第1
層の磁化は全く又はほぼ消失してしまうが、キュリー点
TC2よりは低温であるので第2層の磁化は消失しない。
ここでは、記録磁界(Hb)は、不要であるが、高速度
(短時間)でHbをON、OFFすることは不可能である。従
って、止むを得ず高温サイクルのときのままになってい
る。
しかし、HC2はまだ大きいままなので、Hbによって第
2層の磁化が反転することはない。媒体は移動している
ので、照射された部分は、レーザービームから直ぐに遠
ざかり、冷却される。冷却が進むと、再び第1層の磁化
が現れる。現れる磁化の向きは、磁気的結合力のために
第2層の磁化の向きの影響を受ける。その結果、媒体に
よって(Pタイプの場合)又は(Aタイプの場合)
の磁化が出現する。の磁化は室温でも変わらない。
この低レベルのレーザービームによる状態の変化をこ
こでは低温サイクルと呼ぶことにする。
以上、説明したように、第1層の磁化の向きがどうで
あれ、高温サイクルと低温サイクルとによって、互いに
反対向きの磁化又はを有するビットが形成される。
つまり、レーザービームを情報に従い高レベル(高温サ
イクル)と低レベル(低温サイクル)との間でパルス状
に変調することによりオーバーライトが可能となる。
これまでの説明は、第1層、第2層ともに室温とキュ
リー点との間に補償温度Tcomp.がない磁性体組成につ
いて説明した。しかし、補償温度Tcomp.が存在する場
合には、それを越えると磁化の向きが反転することと
A、Pタイプが逆になるので、説明はそれだけ複雑に
なる。また、記録磁界Hbの向きも、室温で考えた場合、
前頁の説明の向き↓と逆になる。
記録媒体は一般にディスク状であり、記録時、媒体は
回転される。そのため、記録された部分(ビット)は、
1回転する間に再びHini.の作用を受け、その結果、記
録補助層(第2層)の磁化は元の「A向き」に揃えら
れる。しかし、室温では、第2層の磁化の影響が記録層
(第1層)に及ぶことはなく、そのため記録された情報
は保持される。
そこで、第1層に直線偏光を照射すれば、その反射光
には情報が含まれているので、従来の光磁気記録媒体と
同様に情報が再生される。なお、第1層と第2層の組成
設計によっては、再生前に再生磁界HRを印加することに
より、元の「A向き」に揃えられた第2層に第1層の
情報を転写させる方法や、再生磁界HRを印加せずともHi
ni.の影響がなくなるや否や第2層に第1層の情報が自
然転写されるものがあるので、この場合には、第2層か
ら情報を再生してもよい。
このような記録層(第1層)及び記録補助層(第2
層)を構成する垂直磁化膜は、補償温度を有せずキュ
リー点を有するフェロ磁性体及びフェリ磁性体、並びに
補償温度、キュリー点の双方を有するフェリ磁性体の
非晶質或いは結晶質からなる群から選択される。
以上の説明は、磁化反転温度としてキュリー点を利用
した第1実施態様の説明である。それに対して第2実施
態様は室温より高い所定の温度に於いて低下したHCを利
用するものである。第2実施態様は、第1実施態様に於
けるTC1の代わりに記録層(第1層)が記録補助層(第
2層)に磁気結合される温度TS1を使用し、TC2の代わり
に第2層がHbで反転する温度TS2を使用すれば、第1実
施態様と同様に説明される。
第2実施態様では、第1層の保磁力をHC1、第2層の
それをHC2、第1層が第2層に磁気的に結合される温度
をTs1とし、第2層の磁化がHbで反転する温度をTS2、室
温をTR、低レベルのレーザービームを照射した時の媒体
の温度をTL、高レベルのレーザービームを照射した時の
それをTH、第1層が受ける結合磁界をHD1、第2層が受
ける結合磁界をHD2とした場合、記録媒体は、下記式6
を満足し、かつ室温で式7〜10を満足するものである。
TR<Ts1TL<Ts2TH ……式6 HC1>HC2+|HD1HD2| ……式7 HC1>HD1 ……式8 HC2>HD2 ……式9 HC2+HD2<|Hini.|<HC1±HD1 ……式10 上記式中、複合±,については、上段が後述するA
(antiparallel)タイプの媒体の場合であり、下段は後
述するP(parallel)タイプの媒体の場合である。
第2実施態様では、高温THのとき、第2層の磁化は消
失していないが、十分に弱い。第1層の磁化は消失して
いるか、又は十分に弱い。第1層、第2層ともに十分に
弱い磁化を残留していても、記録磁界Hb↓が十分に大き
く、Hb↓が第2層及び場合により第1層の磁化の向きを
Hb↓に従わせる。
この後、直ちに又はレーザービームの照射が無く
なって放冷が進み、媒体温度がTHより下がった時又は
Hbから遠ざかった時、第2層がσを介して第1層に影
響を及ぼして第1層の向きを安定な向きに従わせる。そ
の結果、状態3Hとなる。もともと第1層の磁化が安定な
向きにあるときは、変化しない。
他方、低温TLのとき、第1層、第2層共に磁化を消失
していないが、第1層のそれは十分に弱い。
従って、第1層の磁化の向きは、Hbの影響より大きな
第2層の磁化の影響をσを介して受ける。但し、第2
層は、十分な磁化を有するので、磁化がHbによって反転
することはない。
その結果、Hb↓に無関係に状態3Lとなる。
以上の説明は、第1層、第2層ともに室温とキュリー
点との間に補償温度Tcomp.がない磁性体組成について
説明した。しかし、補正温度Tcomp.が存在する場合に
は、それを越えると磁化の向きが反転することと
A、Pタイプが逆になるので、説明はそれだけ複雑にな
る。また、記録磁界Hbの向きも、室温で考えた場合の向
きと逆になる。
第1、第2実施態様ともに、記録層(第1層)、記録
補助層(第2層)が遷移金属(例えばFe,Co)−重希土
類金属(例えばGd,Tb,Dyその他)合金組成から選択され
た非晶質フェリ磁性体である記録媒体が好ましい。
第1層と第2層の双方とも、遷移金属(transition m
etal)−重希土類金属(heavy rare earth metal)合
金組成から選択された場合には、各合金としての外部に
現れる磁化の向き及び大きさは、合金内部の遷移金属原
子(以下、TMと略す)のスピン(spin)の向き及び大き
さと重希土類金属原子(以下、REと略す)のスピンの向
き及び大きさとの関係で決まる。例えばTMのスピンの向
き及び大きさを点線のベクトルで表わし、REのスピン
のそれを実線のベクトル↑で表し、合金全体の磁化の向
き及び大きさを二重実線のベクトルで表す。このと
き、ベクトルはベクトルとベクトル↑との和として
表わされる。ただし、合金の中ではTMスピンとREスピン
との相互作用のためにベクトルとベクトル↑とは、向
きが必ず逆になっている。従って、と↑との和或いは
↓ととの和は、両者の強度が等しいとき、合金のベク
トルはゼロ(つまり、外部に現れる磁化の大きさはゼ
ロ)になる。このゼロになるときの合金組成は補償組成
(compensation composition)と呼ばれる。それ以外の
組成のときには、合金は両スピンの強度差に等しい強度
を有し、いずれか大きい方のベクトルの向きに等しい向
きを有するベクトル(又は)を有する。このベクト
ルの磁化が外部に現れる。例えば はとなり、 はとなる。
ある合金組成のTMスピンとREスピンの各ベクトルの強
度が、どちらか一方が大きいとき、その合金組成は、強
度の大きい方のスピン名をとって○○リッチ例えばREリ
ッチであると呼ばれる。
第1層と第2層の両方について、TMリッチな組成とRE
リッチな組成とに分けられる。従って、縦軸座標に第1
層の組成を横軸座標に第2層の組成をとると、基本発明
の媒体全体としては、種類を次の4象限に分類すること
ができる。先に述べたPタイプはI象限とIII象限に属
するものであり、AタイプはII象限とIV象限に属するも
のである。
一方、温度変化に対する保磁力の変化を見ると、キュ
リー点(保磁力ゼロの温度)に達する前に保磁力が一旦
無限大に増加してまた降下すると言う特性を持つ合金組
成がある。この無限大のときに相当する温度は補償温度
(Tcomp.)と呼ばれる。補償温度は、TMリッチの合金
組成においては、室温からキュリー点の間には存在しな
い。室温より下にある補償温度は、光磁気記録において
は無意味であるので、この明細書で補償温度とは室温か
らキュリー点の間に存在するものを言うことにする。
第1層と第2層の補償温度の有無について分類する
と、媒体は4つのタイプに分類される。第I象限の媒体
は、4つ全部のタイプが含まれる。4つのタイプについ
て、「保磁力と温度との関係を表すグラフ」を書くと、
次の通りになる。なお、細線は第1層のそれであり、太
線は第2層のそれである。
ここで、記録層(第1層)と記録補助層(第2層)の
両方についてREリッチかTMリッチかで分け、かつ補償温
度を持つか持たないかで分けると、記録媒体は次の9ク
ラスに分類される。
〔発明が解決しようとする課題〕 基本発明に従い記録(オーバーライト)を実施してみ
ると、時として、C/N比が低下したり、前の情報が再生
されたりして、その結果、ビットエラーレート(読み誤
り率)が高いという問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
ディスクには、一般にそうであるが、磁性層を層平面
に対し垂直方向から見た場合、情報を記録するトラック
が渦巻状又は同心円状に形成され、隣接するトラック間
に分離ゾーンが存在する。
本発明者は、鋭意研究した結果、記録時(正確には記
録直前の初期補助磁界Hini.印加時まで)に、分離ゾー
ンに磁壁(第1層と第2層との間の磁壁)が存在する
と、前述の問題点が発生することを突き止めた。
研究を進めた結果、本発明者は、磁壁を無くす前処理
方法を発明した。
請求項1に記載の発明は、 垂直磁気異方性を有する第1層を記録層とし、垂直磁気
異方性を有する第2層を記録補助層とする多層構造の磁
性層を有し、第1層の磁化はそのままに、第2層の磁化
のみを、層平面に対して上向き又は下向きのいずれか一
方に揃えることが可能であり、情報を記録するためのト
ラックが渦巻状又は同心円状に形成され、隣接するトラ
ック間には分離ゾーンが存在するオーバーライト可能な
光磁気記録媒体に対し、 前記分離ゾーンに、前処理磁界を印加すること、ある
いは、加温しながら前処理磁界を印加することにより、 第1層の磁化の向きを、第1層と第2層との間に磁壁を
生じさせない向きに揃えることを特徴とする前処理方法
である。
さらに、本発明者は、前記前処理方法により磁壁を無
くしたことを特徴とする光磁気記録媒体を提供するもの
である。
請求項2に記載された光磁気記録媒体は、 垂直磁気異方性を有する第1層を記録層とし、垂直磁気
異方性を有する第2層を記録補助層とする多層構造の磁
性層を有し、第1層の磁化はそのままに、第2層の磁化
のみを、層平面に対して上向き又は下向きのいずれか一
方に揃えることが可能であり、情報を記録するためのト
ラックが渦巻状又は同心円状に形成され、隣接するトラ
ック間には分離ゾーンが存在し、 前記分離ゾーンに、前処理磁界が印加されること、あ
るいは、加温されながら前処理磁界が印加されることに
より、 第1層の磁化の向きが、第1層と第2層との間に磁壁を
生じさせない向きに揃えられたことを特徴とするオーバ
ーライト可能な光磁気記録媒体である。
〔作用〕
媒体の製作時、分離ゾーンに位置する磁性層(本来、
この部分は不要であるが、この部分から磁性層を除去す
るのは困難又はコスト高になるので、そのまま残してあ
る)の磁化の向きは、しばしば不揃いである。
他方、基本発明に従い、オーバーライト記録を実施す
ると、磁界は一般にトラック幅のような狭い領域に絞り
込むことが不可能であるので、トラックの両脇にある分
離ゾーンにもHini.が印加され、その結果、分離ゾーン
にある第2層の磁化がHini.の向きに揃えられる。
そうすると、第1層の磁化の向きが、第2層に対して
安定な向きでない部分では、第1層と第2層との間に磁
壁を生じる。
仮に不揃いでなくとも、不用意にHini.を印加する
と、不運なケースでは、分離ゾーンの全領域に磁壁が生
じる。
そして、分離ゾーンに磁壁があると、前述の問題点の
原因となる。その理由については、まだ解明できていな
い。
本発明では、磁壁を完全に消失させるために、分離ゾ
ーンに位置する第1層の磁化を第2層の磁化の向きに対
して安定な向きに、揃えておく、分離ゾーンの第1層を
磁化の向きを、安定な向きに揃えるには、例えば次のよ
うな方法がある。
(1)常温にて、大きな前処理磁界を、媒体全体又はト
ラックの形成された記録領域全体に、印加する方法。こ
の方法では、分離ゾーンもトラックも共に第1層の磁化
は、一方の向きに揃えられる。
(2)常温では、大きな前処理磁界が必要になるので、
媒体全体又はトラックの形成された記録領域全体を加温
することにより、保磁力を小さくした上で、前処理磁界
を、加温した部分に印加する方法。この方法でも、分離
ゾーンもトラックも共に第1層の磁化は、一方の向きに
揃えられる。
(3)基本発明でいう記録磁界Hbと同等又はそれ以上の
強度を持つ前処理磁界を、Hbとは反対向きに、分離ゾー
ンに印加しながら、分離ゾーンを加温する方法。加温の
方法は、例えば、同時に高レベル又はそれ以上で固定し
て変調させずに、レーザービームを分離ゾーンに照射す
る。この(3)の方法では、分離ゾーンだけが、第1層
の磁化について、一方の向きに揃えられる。
分離ゾーンには、一般には溝が連続的に又は間欠的に
形成されており、その場合、トラックは、ランドと呼ば
れる。
基本発明の媒体には、大きく別けてPタイプとAタイ
プがある。前者は第1層と第2層の磁化の向きが同じ向
きのとき安定であり、両層の間に磁壁が生じることがな
い。後者は第1層と第2層との磁化の向きが反対向きの
とき安定であり、両層の間に磁壁が生じることがない。
〔オーバーライト原理説明〕
ここで第1表に示したクラス1の記録媒体(Pタイプ
・I象限・タイプ1)に属する媒体No.1を例にとり、オ
ーバーライト原理について詳細に説明する。
この媒体No.1は、次式11: TR<Tcomp.1<TL<THTC1TC2 及び式11の2:Tcomp.2<TC1 の関係を有する。説明を簡単にする目的から、以下の説
明は、TH<TC1<Tc2の関係を有するものについて説明す
る。Tcomp.2は、TLよりも高くとも、等しくとも、低く
ともよいが、説明を簡単にする目的から、以下の説明で
は、 TL<Tcomp.2とする。以上の関係をグラフで示すと、次
の如くなる。なお、細線は第1層のグラフを示し、太線
は第2層のグラフを示す。
室温TRで第1層(記録層)の磁界が初期補助磁界Hin
i.により反転せずに第2層のみが反転する条件は、式12
である。この媒体No.1は式12を満足する。
但し、HC1:第1層の保磁力 HC2:第2層の保磁力 MS1:第1層の飽和磁気モーメント(saturation
magnetization) MS2:第2層の飽和磁気モーメント t1 :第1層の膜厚 t2 :第2層の膜厚 σw:界面磁壁エネルギー(interface wall e
nergy) このとき、Hini.の条件式は、式15で示される。Hini.
が無くなると、第1層、第2層の磁化は界面磁壁エネル
ギーにより互いに影響を受ける。それでも第1層、第2
層の磁化が反転せずに保持される条件は、式13〜14で示
される。この媒体No.1は式13〜14を満足する。
室温で式12〜14の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに次式15: を満足するHini.により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は前の記録状態のまま
で残る(状態1a又は1b)。
この状態1a、1bは記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Hbは「A向き」↑に印加するとす
る。
なお、記録磁界Hbは、一般の磁界がそうであるよう
に、レーザービームの照射領域(スポット領域)と同一
の範囲に絞ることは難しい。媒体がディスク状の場合、
一旦記録された情報(ビット)は、1回転した場合、途
中でHini.の影響を受け、再び状態1a、1bとなる。そし
て、次に、そのビットは、レーザービームの照射領域
(スポット領域)に近いところを通過する。このとき、
状態1a、1bのビットは、記録磁界Hb印加手段に近づくの
でその影響を受ける。この場合、Hbと反対向きの磁化を
有する状態1aのビットの第1層の磁化の向きがHbによっ
て反転させられたとすると、1回転前に記録されたばか
りの情報が消失することになる。そうなってはならない
条件は、 で示され、ディスク状媒体は、室温でこの条件式を満足
させる必要がある。逆に言えば、Hbを決定する1つの条
件は、式15の2で示される。
さて、状態1a、1bのビットは、いよいよレーザービー
ムのスポット領域に到達する。レーザービームの強度
は、低レベルと高レベルの2種がある。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度が
comp.1以上に上昇する。そうすると、PタイプからA
タイプに移行する。そして、第1層のRE、TM各スピンの
方向は変わらないが、強度の大小関係が逆転する。その
結果、第1層の磁化が反転する(状態1a→状態2La、状
態1b→状態2Lb)。
レーザービームの照射が続いて、媒体温度は、やがて
TLになる。すると、 の関係となり、Hb↑が存在しても、状態2Laは状態3L
遷移する。他方、状態2Lbは、Hb↑が存在しても、その
ままの状態を保つため、同じ状態3Lになる。
この状態でレーザービームのスポット領域から外れる
と媒体温度は低下を始める。媒体温度がTcomp.以下に
冷えると、Aタイプから元のPタイプに戻る。そして、
第1層のREスピンとTMスピンとの大小関係が逆転する その結果、第1層の磁化は、「A向き」となる(状態
4L)。
この状態4Lは媒体温度が室温まで下がっても保持され
る。
その結果、第1層に「A向き」のビットが形成され
る。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、Tcomp.1を経て低温TLに上昇する。その結果、状態
3Lと同じ状態2Hになる。
高レベルのレーザービームの照射により、媒体温度は
更に上昇する。媒体温度が第2層のTcomp.2を越える
と、AタイプがPタイプに移行する。そして、第2層の
RE、TM各スピンの方向は変わらないが、強度の大小関係
が逆転する そのため、第2層の磁化が反転し、「逆A向き」の磁
化になる(状態3H)。
しかし、この温度ではHC2がまだ大きいので、↑Hbに
よって第2層の磁化が反転されることはない。さらに温
度が上昇し、THになると、第1層、第2層は、その温度
がキュリー点に近いので保磁力が小さくなる。その結
果、媒体は、下記(1)〜(3)のいずれか1つの関係
式: を満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時に反転
し、Hbの向きに従う。この状態が状態4Hである。
この状態でレーザービームのスポット領域から外れる
と、媒体温度は低下を始める。媒体温度がTcomp.2以下
になると、PタイプからAタイプに移行する。そして、
RE、TMの各スピンの方向は変わらないが、強度の大小関
係が逆転する その結果、第2層の磁化は反転し、から「逆A向き」
になる(状態5H)。
媒体の温度がこの状態7Hのときの温度から更に低下し
て、Tcomp.1以下になると、Aタイプから元のPタイプ
に戻る。そして、第1層のREスピンとTMスピンの強度の
大小関係の逆転が起こる その結果、第1層の磁化は反転し、「逆A向き」とな
る(状態6H)。
そして、やがて媒体の温度は状態6Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きい(式15
の3参照)での第1層の磁化は、↑Hbによって反転さ
れることなく、状態6Hが保持される。
こうして、第1層に「逆A向き」のビットが形成さ
れる。
次に第1表に示したクラス2の記録媒体(Pタイプ・
I象限・タイプ2)に属する特定の媒体No.2を例にと
り、オーバーライトの原理について詳細に説明する。
この媒体No.2は、次式16: TR<TC1TLcomp.2<TC2TH の関係を有する。この関係をグラフで示すと、次の如く
なる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層の磁化のみが反転する条件は、式17であ
る。この媒体No.2は式17を満足する。
ただし、HC1:第1層の保磁力 HC2:第2層の保磁力 MS1:第1層の飽和磁気モーメント MS2:第2層の飽和磁気モーメント t1 :第1層の膜厚 t2 :第2層の膜厚 σw:界面磁壁エネルギー このとき、Hini.の条件式は、式20で示される。Hini.
が無くなると、反転した第2層の磁化は交換結合力によ
り第1層の磁化の影響を受ける。それでも第2層の磁化
が再度反転せずに保持される条件は、式18〜19で示され
る。この媒体No.2は式18〜19を満足する。
室温で式17〜19の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに式20の条件を満足するHini.
により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1)。
この状態1は記録直前まで保持される。ここでは記録
磁界(Hb)は↑の向きに印加される。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームを照射して媒体温度をTL
上昇させる。そうすると、TLは第1層のキュリー点TC1
にほぼ等しいので、その磁化は消失する(状態2L)。
この状態2Lに於いてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がTC1
より少し下がると、第2層のRE,TMスピン の影響が交換結合力により第1層の各スピンに及ぶ。つ
まり、REスピン同士(↑)、TMスピン同士()、を揃
える力が働く。その結果、第1層には、 即ちの磁化が出現する(状態3L)。
この状態3Lは媒体温度が更に低下しても変化がない。
その結果、第1層には、「A向き」のビットが形成さ
れる。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームを照射して媒体温度をまず
TLに上昇させると、TLは第1層のキュリー点TC1にほぼ
等しいので、その磁化は消失する(状態2H=状態2L)。
さらに照射を続けると、媒体の温度は更に上昇する。
媒体の温度が第2層のTcomp.2より少し高い温度になっ
たとき、RE、TMの各スピンの方向は変わらないが、強度
の大小関係が逆転する そのため、合金全体の磁化が反転し、「逆A向き」の
磁化になる(状態3H)。
しかし、この温度ではHC2がまだ大きいので、↑Hbに
よって第2層の磁化が反転されることはない。さらに温
度が上昇し、THになると、第2層の温度はほぼキュリー
点TC2となり、その磁化は消失する(状態4H)。
この状態4Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体の温度は低下を始める。媒体の温度が
TC2より少し下がると、第2層に磁化が生じる。この場
合、↑Hbによって の磁化が生じる。しかし、温度はまだTc1より高いので
第1層には磁化は現れない。この状態が状態5Hである。
そして、媒体の温度が更に下がり、Tcomp.2以下にな
ると、RE、TMの各スピンの方向は変わらないが、強度の
大小関係が逆転する その結果、合金全体の磁化は反転してから「逆A向
き」になる(状態6H)。
この状態6Hでは媒体の温度はTC1より高いので第1層
の磁化はまだ消失したままである。また、その温度での
HC2は大きいので第2層の磁化が↑Hbで反転することは
ない。
そして、更に温度が低下してTC1より少し下がると、
第1層に磁化が出現する。そのとき第2層からの交換結
合力がREスピン同士(↓)、TMスピン同士()を揃え
るように働く。そのため第1層には つまりの磁化が出現する。この状態が状態7Hである。
そして、やがて媒体の温度は状態7Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きいので第
1層の磁化は↑Hbによって反転されることなく、状態7H
が保持される。こうして、「逆A向き」のビット形成が
完了する。
次に第1表に示したクラス3の記録媒体(Pタイプ・
I象限・タイプ3)に属する特定の媒体No.3を例にと
り、オーバーライトの原理について詳細に説明する。
この媒体No.3は、次式21: TR<Tcomp.1<TC1TL<TC2TH の関係を有する。この関係をグラフで示すと、次の如く
なる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式22である。こ
の媒体No.3は式22を満足する。
ただし、HC1:第1層の保磁力 HC2:第2層の保磁力 MS1:第1層の飽和磁気モーメント MS2:第2層の飽和磁気モーメント t1 :第1層の膜厚 t2 :第2層の膜厚 σw:界面磁壁エネルギー このとき、Hini.の条件式は、式25で示される。Hini.
が無くなると、反転した第2層の磁化は交換結合力によ
り第1層の磁化の影響を受ける。それでも第2層の磁化
が再度反転せずに保持される条件は、式23〜24で示され
る。この媒体No.3は式23〜24を満足する。
室温で式22〜24の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに式25の条件を満足するHini.
により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1)。
この状態1は記録直前まで保持される。ここでは、記
録磁界(Hb)は↓の向きに印加される。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームを照射して媒体温度をTL
上昇させる。そうすると、TLは第1層のキュリー点TC1
にほぼ等しいので、その磁化は消失する。しかし、この
温度ではまだ第2層のHc2は大きいので、その磁化は↓H
bによって反転されることはない(状態2L)。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がTC1
より少し下がると、第2層のRE,TMスピン の影響が交換結合力により第1層の各スピンに及ぶ。つ
まりREスピン同士(↑)、TMスピン同士()を揃える
力が働く。その結果、第1層には、 即ちの磁化が出現する。この場合、温度はTcomp.1
上なのでTMスピンの方が大きくなる(状態3L)。
媒体温度が更にTcomp.1以下に冷えると高温サイクル
と同様に第1層のREスピンとTMスピンとの大小関係が逆
転する その結果、第1層の磁化は↓Hbに打ち勝ってとなる
(状態4L)。
この状態4Lは媒体温度が室温まで下がっても保持され
る。その結果、「A向き」のビット形成が完了する。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームを照射して媒体温度をまず
TLに上昇させると、TLは第1層のキュリー点TC1にほぼ
等しいので、その磁化は消失する(状態2H=状態2L)。
さらにビームの照射が続き、媒体の温度がTHとなる
と、THは第2層のTc2にほぼ等しいので、その磁化も消
失する(状態3H)。
この状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体の温度がT
C2より少し下がると、第2層に磁化が生じる。この場
合、↓Hbによって の磁化が生じる。しかし、温度はまだTc1より高いので
第1層には磁化は現れない。この状態が状態4Hである。
更に、媒体温度が低下してTC1より少し下がると、第
1層にも磁化が出現する。この場合、第2層の磁化が交
換結合力により第1層に及ぶ。その結果、REスピン同士
(↓)、TMスピン同士()を揃える力が働く。この場
合、媒体温度はまだTcomp.1以上にあるので、TMスピン
の方がREスピンより大きくなる その結果、第2層にはの磁化が出現する(状態5H)。
この状態5Hの温度から、媒体温度が更に低下してT
comp.1以下になると、第1層のTMスピンとREスピンの強
度の大小関係が逆転する そのため、第1層の磁化が反転し、「逆A向き」の磁
化になる(状態6H)。
そして、やがて媒体の温度は状態6Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きいので第
1層の磁化は、安定に保持される。こうして、「逆A向
き」のビット形成が完了する。
次に第1表に示したクラス4の記録媒体(Pタイプ・
I象限・タイプ4)に属する媒体No.4を例にとり、オー
バーライト原理について詳細に説明する。
この媒体No.4は、次式26: TR<TL<THTC1Tc2 の関係を有する。説明を簡単にする目的から、以下の説
明では、TH<TC1<Tc2とする。この関係をグラフで示す
と、次の如くなる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式27である。こ
の媒体No.4は式27を満足する。
このとき、Hini.の条件式は、式30で示される。Hini.
が無くなると、第1層、第2層の磁化は界面磁壁エネル
ギーにより互いに影響を受ける。それでも第1層、第2
層の磁化が反転せずに保持される条件は、式28〜29で示
される。この媒体No.4は式28〜29を満足する。
室温で式27〜29の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに の条件を満足するHini.により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1a又は1b)。
この状態1a、1bは記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Hbは「逆A向き」↓に印加するとす
る。
なお、媒体がディスク状の場合、記録されたビット
(特に第1層がHbと反対向きの状態1bのビット)がHb印
加手段に近づいたときHbによって反転してはならない条
件は、次式30の2: で示され、ディスク媒体は、室温でこの条件式を満足さ
せる必要がある。また、初期化された第2層がHb印加手
段に近づいたときHbによって反転してしまわない条件
は、 で示される。逆に言えば、Hbを決定する条件の1つが式
30の2及び式30の3である。
さて、状態1a、1bのビットは、いよいよレーザービー
ムのスポット領域に到達する。レーザービームの強度
は、基本発明と同様に、低レベルと高レベルの2種があ
る。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度は
TLに上昇する。そうすると、 の関係が成立する状態となり、状態1aが状態2Lに遷移す
る。他方、状態1bはそのまま状態を保つため同じ状態2L
になる。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。
この状態2Lは、媒体温度が室温まで下がっても、室温
でのHC1が十分に大きい(式30の4参照)ので維持され
る。
その結果、第1層に「A向き」のビットが形成され
る。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、低温TLに上昇する。その結果、状態低温サイクルの
状態2Lと同じ状態2Hとなる。
ビームの照射が続いて、媒体温度が更に上昇しTHにな
ると、THは第1層、第2層のキュリー点に近くなるので
保磁力が小さくなる。その結果、媒体は、下記(1)〜
(3)のいずれか1つの関係式: を満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時に反転
し、Hbの向きに従う。この状態が状態3Hである。
この状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体の温度は低下を始める。やがて媒体温
度は室温まで低下する。しかし、状態3Hはそのままであ
る。
こうして、第1層に「逆A向き」のビットが形成さ
れる。
次に第1表に示したクラス5の記録媒体(Aタイプ・
II象限・タイプ3)に属する媒体No.5を例にとり、オー
バーライト原理について詳細に説明する。
この媒体No.5は次式31: TR<Tcomp.1<TL<THTC1Tc2 の関係を有する。説明を簡単にする目的から、以下の説
明では、TH<TC1<Tc2とする。この関係をグラフで示す
と、次の如くなる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式32である。こ
の媒体No.5は式32を満足する。
このとき、Hini.の条件式は、式35で示される。Hini.
が無くなると、第1層、第2層の磁化は界面磁壁エネル
ギーにより互いに影響を受ける。それでも第1層、第2
層の磁化が反転せずに保持される条件は、式33〜34で示
される。この媒体No.5は式33〜34を満足する。
室温で式32〜34の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに の条件を満足するHini.により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1a又は1b)。
この状態1a、1bは記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Hbは、「逆A向き」↓に印加すると
する。
なお、媒体がディスク状の場合、前に記録されたビッ
ト(特に第1層がHbと反対向きの状態1aのビット)がHb
印加手段に近づいたときHbによって反転してはならない
条件は、 で示され、ディスク媒体は、室温でこの条件式を満足さ
せる必要がある。また、初期化された第2層が、Hb印加
手段に近づいたときHbによって反転されてしまわない条
件は、 で示される。逆に言えば、Hbを決定する条件の1つが式
35の2及び式35の3である。
さて、状態1a、1bのビットは、いよいよレーザービー
ムのスポット領域に到達する。レーザービームの強度
は、低レベルと高レベルの2種がある。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度は
comp.1以上に上昇する。すると、AタイプからPタイ
プに変化する。そして、第1層のRE,TM各スピンの方向
は変わらないが、強度の大小関係が逆転する。そのた
め、第1層の磁化が反転する(状態1a→状態2La、状態1
b→状態2Lb)。
この状態から、更に媒体温度が上がりTLになると、下
記条件式が満足される。
そうすると、状態2Laが状態3Lに遷移する。他方、状
態2Lbはそのままの状態を保つため同じ状態3Lになる。
この状態でレーザービームのスポット領域から外れる
と、媒体温度は低下を始める。媒体温度が更にTcomp.1
以下に冷えるとPタイプから元のAタイプにもどる。そ
して、第1層のREスピンとTMスピンとの大小関係が逆転
する その結果、第1層の磁化は、逆転し、「逆A向き」と
なる。これが状態4Lである。
やがて、媒体温度は室温まで低下するが、状態4Lが維
持される。
その結果、第1層に「逆A向き」のビットが形成さ
れる。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームが照射されると、媒体温度
は、Tcomp.1を経て低温TLに上昇する。その結果、状態
3Lと同じ状態2Hとなる。
ビームの照射が続き、やがて媒体温度はTHに上昇す
る。THは、第1層、第2層のキュリー点に近いので、両
層の保磁力は小さくなる。その結果、媒体は、下記
(1)〜(3)のいずれか1つの関係式: を満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時に反転
し、Hbの向きに従う。これが状態3Hである。
この状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。
媒体温度が低下してTcomp.1以下になると、Pタイプ
から元のAタイプに戻る。そして、第1層のTMスピンと
REスピンの強度の大小関係が逆転する そのため、第1層の磁化が反転し、「A向き」の磁化
になる(状態4H)。
そして、やがて媒体の温度は状態4Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きく、 が満足されるので、第1層の磁化は状態4Hのまま安定に
維持される。
こうして、第1層に「A向き」のビットが形成され
る。
次に第1表に示したクラス6の記録媒体(Aタイプ・
II象限・タイプ4)に属する特定の媒体No.6を例にと
り、オーバーライトの原理について詳細に説明する。
この媒体No.6は、次式36: TR<TC1<TL<Tc2TH の関係を有する。この関係をグラフで示すと、次の如く
なる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式37である。こ
の媒体No.6は式37を満足する。
ただし、HC1:第1層の保磁力 HC2:第2層の保磁力 MS1:第1層の飽和磁気モーメント MS2:第2層の飽和磁気モーメント t1 :第1層の膜厚 t2 :第2層の膜厚 σw:界面磁壁エネルギー このとき、Hini.の条件式は、式40で示される。Hini.
が無くなると、反転した第2層の磁化は交換結合力によ
り第1層の磁化の影響を受ける。それでも第2層の磁化
が再度反転せずに保持される条件は、式38〜39で示され
る。この媒体No.6は式38〜39を満足する。
室温で式37〜39の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに式40の条件を満足するHini.
により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1)。
この状態1は記録直前まで保持される。ここでは記録
磁界(Hb)は↓の向きに印加される。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームを照射して媒体温度をTL
上昇させる。そうすると、TLは第1層のキュリー点TC1
にほぼ等しいので、その磁化は消失する。この状態で
は、HC2はまだ十分に大きいので、第2層の磁化は↓H
bで反転することはない。この状態が状態2Lである。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がTC1
より少し下がると、第2層のRE,TMスピン の影響が交換結合力により第1層の各スピンに及ぶ。交
換結合力はREスピン同士(↓)、TMスピン同士()を
揃えるように働く。その結果、層1には、 即ちの磁化が出現する。この状態が状態3Lである。
この状態3Lは媒体温度が室温まで下がっても保持され
る。その結果、「逆A向き」のビット形成が完了す
る。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームを照射して媒体温度をまず
TLに上昇させると、TLは第1層のキュリー点TC1にほぼ
等しいので、その磁化は消失する(状態2H=状態2L)。
ビームの照射が続いて、媒体温度が更に上昇しTHにな
ると、第2層の温度THはTC2にほぼ等しいので、その磁
化も消失する。これが状態3Hである。
この状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体の温度は低下し始める。媒体の温度が
TC2より少し下がると、第2層の磁化が出現する。この
場合、↓Hbのために の磁化が出現する。しかし、温度はTC1より高いので第
1層には磁化が現れない。この状態が状態4Hである。
そして、媒体温度が更に下がり、TC1より少し下がる
と、第1層に磁化が出現する。そのとき第2層からの交
換結合力がREスピン同士(↑)、TMスピン同士()を
揃えるように働く。そのため第1層には つまりの磁化が↓Hbに打ち勝って出現する。この状態
が状態5Hである。
そして、やがて媒体の温度は状態5Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きいので第
1層の磁化は安定に保持される。こうして、「A向き」
のビット形成が完了する。
次に第1表に示したクラス7の記録媒体(Pタイプ・
III現象・タイプ4)に属する媒体No.7を例にとり、オ
ーバーライト原理について詳細に説明する。
この媒体No.7は、次式41: TR<TL<THTC1Tc2 の関係を有する。説明を簡単にする目的から、以下の説
明では<TH<TC1<Tc2とする。この関係をグラフで示す
と、次の如くなる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式42である。こ
の媒体No.7は式42を満足する。
このとき、Hini.の条件式は、式45で示される。Hini.
が無くなると、第1層、第2層の磁化は界面磁壁エネル
ギーにより互いに影響を受ける。それでも第1層、第2
層の各磁化が反転せずに保持される条件は、式43〜44で
示される。この媒体No.7は式43〜44を満足する。
室温で式42〜44の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに の条件を満足するHini.により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1a又は1b)。
この状態1a、1bは記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Hbは、「逆A向き」↓に印加すると
する。
なお、媒体がディスク状の場合、記録されたビット
(特に第1層がHbと反対向きの磁化を有する状態1bのビ
ット)が、Hb印加手段に近づいたとき、Hbによって反転
してはならない条件は、 で示され、ディスク媒体は、室温でこの条件式を満足さ
せる必要がある。また、初期化された第2層が、Hb印加
手段に近づいたときHbによって反転されてしまわない条
件は、 で示される。逆に言えば、Hbを決定する1つの条件は、
式45の2及び式45の3で示される。
さて、状態1a、1bのビットは、いよいよレーザービー
ムのスポット領域に到達する。レーザービームの強度
は、低レベルと高レベルの2種がある。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度が
TLに上昇する。そうすると、下記条件: が満足され、状態1aが状態2Lに遷移する。他方、状態1b
はそのままの状態を保つため、同じ状態2Lになる。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。
室温では、HC1は十分に大きい(式45の2参照)の
で、状態2Lは室温でも維持される。
その結果、第1層に「A向き」のビットが形成され
る。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームが照射されて媒体温度は、
低温TLに上昇する。その結果、状態2Lと同じ状態2Hにな
る。
ビームの照射が続いて、媒体温度は更に上昇しTHにな
る。すると、THは第1層、第2層のキュリー点に近くな
るので、その結果、媒体は、下記(1)〜(3)のいず
れか1つの関係式: を満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時に反転
し、↓Hbの向きに従う。これが状態3Hである。
状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域から外
れると、媒体温度は低下し始める。
やがて媒体温度は室温に戻る。しかし、状態4Hは変ら
ない。
その結果、第1層に「逆A向き」のビットが形成さ
れる。
次に第1表に示したクラス8の記録媒体(Aタイプ・
IV象限・タイプ2)に属する媒体No.8を例にとり、オー
バーライト原理について詳細に説明する。
この媒体No.8は、次式46: TR<TL<THTC1Tc2 の関係を有する。説明を簡単にする目的から、以下の説
明では、TH<TC1<Tc2とする。また、Tcomp.2は、TL
TC1より低くても等しくても高くても良いが、説明を簡
単にする目的から、以下の説明では、TL<TC1<T
comp.2とする。この関係をグラフで示すと、次の如くな
る。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式47である。こ
の媒体No.8は室温で式47を満足する。
このとき、Hini.の条件式は、式50で示される。Hini.
が無くなると、第1層、第2層の磁化は界面磁壁エネル
ギーにより互いに影響を受ける。それでも第1層、第2
層の各磁化が反転せずに保持される条件は、式48〜49で
示される。この媒体No.8は式48〜49を満足する。
室温で式47〜49の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに の条件を満足するHini.により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1a又は1b)。
この状態1a、1bは記録直前まで保持される。
そして、記録磁界Hbは「A向き」↑に印加するとす
る。
なお、媒体がディスク状の場合、1回転前に記録され
たばかりのビット(特に第1層がHbと反対向きの磁化を
有する状態1bのビット)がHbによって反展してはならな
い条件は、 で示され、ディスク媒体は、室温でこの条件式を満足さ
せる必要がある。逆に言えば、Hbの大きさを決定する1
つの条件は、式50の2で示される。
さて、状態1a、1bのビットは、いよいよレーザービー
ムのスポット領域に到達する。レーザービームの強度
は、低レベルと高レベルの2種がある。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームが照射されて、媒体温度は
TLに上昇する。そうすると、下記条件式: が満足され、状態1aが状態2Lに遷移する。他方、状態1b
はそのままの状態を保つため、同じ状態2Lになる。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。状態2Lは、媒体
温度が室温まで下がってもHC1が十分に大きい(式50の
2参照)ので、維持される。
その結果、第1層に「逆A向き」のビットが形成さ
れる。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームが照射されて媒体温度は、
先ず低温TLに上昇する。その結果、低温サイクルの状態
2Lと同じ状態2Hとなる。
高レベルのレーザービームの照射により、媒体温度は
更に上昇する。媒体温度がTcomp.2を超えると、Aタイ
プからPタイプに移行する。そして第2層のREスピン
(↑)及びTMスピン()の向きは変わらずに、強度の
大小関係が逆転する その結果、第2層の磁化は反転して「逆A向き」とな
る。この状態が状態3Hである。
しかし、この温度ではHC2がまだ大きいので、第2層
の磁化は↑Hbで反転されることはない。
更にビームの照射が続き、やがて媒体温度は更に上昇
してTHになる。すると、媒体温度は第1層、第2層のキ
ュリー点近くになるので、両層の保磁力は小さくなる。
その結果、媒体は、下記(1)〜(3)のいずれか1つ
の関係式: を満足する。そのため、両層の磁化は、ほぼ同時に反転
し、↑Hbの向きに従う。これが状態4Hである。
この状態4Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がT
comp.2より下がると、Pタイプから元のAタイプに戻
る。そして、第2層のREスピン(↓)及びTMスピン
()の向きは変わらずに、強度の大小関係が逆転する その結果、第2層の磁化は反転して「逆A向き」とな
る。この状態では、HC2は既に相当大きくなっているの
で第2層の磁化は↑Hbにより反転されることはない。
この状態が状態5Hである。
やがて媒体の温度は状態5Hのときの温度から室温まで
低下する。しかし、状態5Hは変わらない。
こうして、第1層に「A向き」のビットが形成され
る。
次に第1表に示したクラス9の記録媒体(Aタイプ・
IV象限・タイプ4)に属する特定の媒体No.9を例にと
り、オーバーライトの原理について詳細に説明する。
この媒体No.9は、次式51: TR<TC1TL<Tc2TH の関係を有する。この関係をグラフで示すと、次の如く
なる。
室温TRで第1層の磁化が初期補助磁界Hini.により反
転せずに第2層のみが反転する条件は、式52である。こ
の媒体No.9は式52を満足する。
ただし、HC1:第1層の保磁力 HC2:第2層の保磁力 MS1:第1層の飽和磁気モーメント MS2:第2層の飽和磁気モーメント t1 :第1層の膜厚 t2 :第2層の膜厚 σw:界面磁壁エネルギー このとき、Hini.の条件式は、式55で示される。Hini.
が無くなると、反転した第2層の磁化は交換結合力によ
り第1層の磁化の影響を受ける。それでも第2層の磁化
が再度反転せずに保持される条件は、式53〜54で示され
る。この媒体No.9は式53〜54を満足する。
室温で式52〜54の条件を満足する記録媒体の第2層の
磁化は、記録の直前までに式55の条件を満足するHini.
により例えば「A向き」 に揃えられる。このとき、第1層は記録状態のままで残
る(状態1)。
この状態は記録直前まで保持される。ここでは記録磁
界(Hb)は↓の向きに印加される。
−低温サイクル− 低レベルのレーザービームを照射して媒体温度をTL
上昇させる。そうすると、TLは第1層のキュリー点TC1
にほぼ等しいので、その磁化は消失する。この状態で
は、HC2はまだ十分に大きいので、第2層の磁化は↓H
bで反転することはない。この状態が状態2Lである。
この状態2Lにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体温度は低下を始める。媒体温度がTC1
より少し下がると、第2層のRE,TMスピン の影響が交換結合力により第1層の各スピンに及ぶ。交
換結合力はREスピン同士(↑)、TMスピン同士()を
揃えるように働く。その結果、第1層には、 即ちの磁化が出現する。この状態が状態3Lである。
この状態3Lは媒体温度が室温まで下がっても保持され
る。その結果、「逆A向き」のビット形成が完了す
る。
−高温サイクル− 高レベルのレーザービームを照射して媒体温度をまず
TLに上昇させると、TLは第1層のキュリー点TC1にほぼ
等しいので、その磁化は消失する(状態2H=状態2L)。
ビームの照射が続いて、媒体温度が更に上昇しTHにな
ると、第2層の温度THはTC2にほぼ等しいので、第2層
の磁化も消失する。これが状態3Hである。
この状態3Hにおいてレーザービームのスポット領域か
ら外れると、媒体の温度は低下し始める。媒体の温度が
TC2より少し下がると、第2層の磁化が出現する。この
場合、↓Hbのために の磁化が出現する。しかし、この温度はまだTC1より高
いので第1層には磁化は現れない。この状態が状態4H
ある。
そして、媒体温度が更に下がり、TC1より少し下がる
と、第1層に磁化が出現する。そのとき第2層 からの交換結合力がREスピン同士(↓)、TMスピン同士
()を揃えるように働く。そのため第1層には つまりの磁化が↓Hbに打ち勝って出現する。この状態
が状態5Hである。
そして、やがて媒体の温度は状態5Hのときの温度から
室温まで低下する。室温でのHC1は十分に大きいので第
1層の磁化は安定に保持される。こうして、「A向き」
のビット形成が完了する。
以下、実施例及び参考例により本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
〔参考例1……クラス8の媒体の製造〕 (1)まず、厚さ1.2mm、直径130mmのディスク状ガラス
基板(S)を用意し、この上に厚さ約100μmの溝材層
(U)を形成する。溝材層(U)は、紫外線硬化型樹脂
で形成されており、本発明でいう分離ゾーンを形成する
溝が渦巻き状に形成されている。溝は、第1図(2)に
示すように、深さが700Åで、溝の幅は0.4μmである。
(2)次に、RFマグネトロン・スパッタリング装置を用
い、該装置の真空チャンバー内に前述の溝材層付きガラ
ス基板(S)をセットする。
真空チャンバー内を一旦5×10-5Pa.で排気した後、
アルゴンガスを導入し、Arガス圧を2×10-1Pa.に保持
しながら、スパッタリングを行なう。
最初にターゲットとしてSiNを用い、溝材層上に膜厚7
00ÅのSiN保護層を形成する。続いて、ターゲットとし
てTb20Fe76Co4合金を用い、SiN保護層上に、膜厚t1=50
0ÅのTb20Fe76Co4の垂直磁化膜からなる第1層(記録
層)を形成する。尚、合金組成における添字数字の単位
は、原子%である。以下、同様である。
続いて、真空状態を保持したままターゲットとしてTb
9Dy18Fe45Co28合金を用いて、スパッタリングを行な
い、第1層の上に膜厚t2=1500ÅのTb9Dy18Fe45Co28
垂直磁化膜からなる第2層(補助層)を形成する。
最後に、第2層の上に膜厚700ÅのSiN保護層を形成す
る。
こうして製造したクラス8(Aタイプ・第IV象限・タ
イプ2)に属する2層光磁気記録媒体について、磁気特
性(25℃)を下記第2表に示す。
〔参考例2〕 第4図は、基本発明のオーバーライト可能な光磁気記
録装置の構造を示す概念図である。
20は、オーバーライト可能な光磁気記録媒体; 21は、光磁気記録媒体を回転する回転手段; 22は、初期補助磁界印加手段(Hini.=4000 Oeで「逆
A向き」↓); 23は、レーザービーム光源; 24は、情報に従って、レーザービームの強度を、高レ
ベルと低レベルとの間でパルス変調する変調手段; 25は、記録磁界印加手段(Hb=300 Oeで「逆A向き」
↓); である。
〔実施例……第1発明の実施例〕 参考例2の装置で、初期補助磁界印加手段を取り去
り、記録磁界印加手段の代わりに前処理磁界印加手段と
して「A向き」↑の1000Oe磁界を発生する棒状の永久磁
石を取りつけた。
レーザービームが、溝に位置する磁性層(第1層、第
2層の積層物)に沿って照射するように、記録装置のト
ラッキング機構を調整した。
その上で、参考例1で製造した記録媒体(Aタイプ・
ディスク)を参考例2の装置にセットしし、媒体を1800
rpmで回転させた。
このとき、レーザービームの強度は、磁性層表面で10
mWで一定とし変調させなかった。
こうして、前処理を完了し、溝に位置する第1層の磁
化の向きは、「A向き」↑に揃えられた。第1層は、レ
ーザービームで加熱された時の媒体の温度と室温との間
に補償温度を有しないので、照射時に印加された前処理
磁界の向きと、揃えられた第1層の磁化の室温での向き
とは、同一である。
Hini.の向きが、「逆A向き」↓であるので、溝に位
置する第2層も、Hini.により「逆A向き」↓に揃えら
れるが、この媒体は、Aタイプであるので、第1層が
「A向き」↑に揃えられると、第1層と第2層との間に
は、磁壁が生じない。
〔実施例2……第2発明の実施例〕 実施例1で処理した媒体の中心部に、Hini.の向きは
「逆A向き」↓にすべしと記載したラベルを張りつけ
た。
尚、ラベルに変えて電気的又は磁気的又は機械的セン
サーが検出できる「マーク」でもよい。
〔参考例3〕 実施例2の媒体を参考例2の記録装置にセットした。
媒体を1800rpmで回転させ、記録を半径r=30mmの位置
のトラック上に行なった。
レーザービームの強度は、高レベルを記録層表面で7.
0mW、低レベルを同じく3.5mWとした。これにより、高レ
ベルのレーザービームを照射すると、媒体の温度は、高
温TH=200℃に上昇して高温プロセスが実行され、低レ
ベルのレーザービームを照射すると、媒体の温度は、低
温TL=130℃に上昇して低温プロセスが実行される。
情報は、1MHzの信号波とし、レーザービームを1MHzで
変調し、Hini.及びHbを作用させながら、トラック上に
記録を行なった。
記録された情報を別の慣用的な光磁気記録再生装置で
再生したところ、C/N比は55dBであった。
次に情報を2MHzの信号波として同様に記録(オーバー
ライト)と再生を行なったところ、1MHzの信号は全く観
測されず、C/N比は52dBであった。
〔比較例〕
比較のために、実施例1で、前処理磁界を「逆A向
き」↓に変えた外は全く同様に処理した。
そして、この媒体を参考例と同様に記録再生を行なっ
たところ、オーバーライト後では、C/N比(2MHzの信
号)は50dBで、先に記録された1MHzの信号の消し残りが
観測され、1MHzの信号の消去比は40dBであった。
〔発明の効果〕
以上のとおり、本発明によれば、本来、無意味と思わ
れていた分離ゾーンに位置する記録層の第1層と第2層
との間に磁壁が存在しないように処理したので、時とし
て、C/N比が低下したり、前の情報が再生されたり、ビ
ットエラーレート(読み誤り率)が高いという問題点が
解消される。
【図面の簡単な説明】
第1図(1)は、本発明の実施例で使用した媒体ディス
クの縦断面の一部を示す概念図である。 第1図(2)は、本発明の実施例で使用した媒体ディス
クの基板の縦断面の一部を示す概念図である。 第2図は、光磁気記録の記録原理を説明する概念図であ
る。 第3図は、光磁気記録の再生原理を説明する概念図であ
る。 第4図は、基本発明のオーバーライト可能な光磁気記録
装置の全体構成面を示す概念図である。 〔主要部分の符号の説明〕 L……レーザービーム Lp……直線偏光 B1……「A向き」磁化を有するビット B0……「逆A向き」磁化を有するビット 1……記録層(第1層) 2……記録補助層(第2層) 3……SiN保護層 S……基板 U……溝材層 20……光磁気記録媒体(ディスク) 21……回転手段 22……初期補助磁界Hini.印加手段、 23……レーザービーム光源 24……変調手段 25……記録磁界Hb印加手段

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】垂直磁気異方性を有する第1層を記録層と
    し、垂直磁気異方性を有する第2層を記録補助層とする
    多層構造の磁性層を有し、第1層の磁化はそのままに、
    第2層の磁化のみを、層平面に対して上向き又は下向き
    のいずれか一方に揃えることが可能であり、情報を記録
    するためのトラックが渦巻状又は同心円状に形成され、
    隣接するトラック間には分離ゾーンが存在するオーバー
    ライト可能な光磁気記録媒体に対し、 前記分離ゾーンに、前処理磁界を印加すること、あるい
    は、加温しながら前処理磁界を印加することにより、 第1層の磁化の向きを、第1層と第2層との間に磁壁を
    生じさせない向きに揃えることを特徴とする前処理方
    法。
  2. 【請求項2】垂直磁気異方性を有する第1層を記録層と
    し、垂直磁気異方性を有する第2層を記録補助層とする
    多層構造の磁性層を有し、第1層の磁化はそのままに、
    第2層の磁化のみを、層平面に対して上向き又は下向き
    のいずれか一方に揃えることが可能であり、情報を記録
    するためのトラックが渦巻状又は同心円状に形成され、
    隣接するトラック間には分離ゾーンが存在し、 前記分離ゾーンに、前処理磁界が印加されること、ある
    いは、加温されながら前処理磁界が印加されることによ
    り、 第1層の磁化の向きが、第1層と第2層との間に磁壁を
    生じさせない向きに揃えられたことを特徴とするオーバ
    ーライト可能な光磁気記録媒体。
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