JP4404812B2

JP4404812B2 - 光磁気ディスク装置

Info

Publication number: JP4404812B2
Application number: JP2005190747A
Authority: JP
Inventors: 守雄中谷; 正弘中田; 聡鷲見
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2010-01-27
Anticipated expiration: 2025-06-29
Also published as: JP2007012152A

Description

本発明は、光磁気ディスク装置に関し、特に、書き換え型用データと追記型データとを記録する際に用いて好適なものである。

従来、光磁気記録媒体として、MO(Magnetic Optical)やMD(Mini Disc)が開発され、商品化されている。これら光磁気記録媒体では、再生光を照射したときのカー回転角が再生信号のSNに影響することから、これまで、カー回転角を増大させるための手法が種々検討されている。

たとえば、以下に示す特許文献１では、記録層の組成や層構成を改良することによって、青色レーザ光に対するカー回転角の低下を抑制するようにしている。すなわち、記録層を構成するRE-TM合金の組成をTMrichとするとともに、記録層上に反強磁性層を形成し、さらに、反強磁性層を形成することによる表面荒れに対しては、反強磁性層の下地に表面平滑性の良い平坦化層を形成するようにしている。この他、誘電体層にてレーザ光を反復的に反射させることにより、カー回転角を大きくする方法も検討されている。

また、光磁気記録媒体においては、記録感度を向上させる手法が種々検討されている。たとえば、以下に示す特許文献２では、記録層の他に記録補助層と強磁性層を配し、記録補助層が外部磁界により発生する磁界と、強磁性層の作用による磁束の集中によって、記録層の位置における磁界を増強させ、記録感度の向上が図られている。

さらに、光磁気記録媒体においては、記録密度を向上させる手法が種々検討されている。たとえば、以下に示す特許文献３では、微小な記録セルを非記録領域で分離して形成することにより、記録密度の向上が図られている。
特開２００４−３０７１７号公報特開平１１−３５３７２５号公報特開２００３−１０９２４７号公報

しかし、上記特許文献１の方法によれば、記録層の組成をTMrichとし、さらに、反強磁性層や平坦化層を別途配さなければならないため、媒体構成の自由度に制約が生じ、コストの点でデメリットが生じる可能性もある。また、誘電体層を別途配する場合には、その分、コストの上昇が生じるとともに、特許文献１の場合と同様、媒体構成の自由度に制約が生じるとの問題もある。

また、上記特許文献２の方法によれば、記録感度向上のために記録補助層と強磁性層を別途配さねばならず、製造工程が複雑になるとの問題が生じる。さらに、上記特許文献３の方法によれば、記録密度を向上させるために記録セルを非記録領域で分離して形成する必要があり、製造工程の複雑化とコストの上昇を招くとの問題が生じる。

そこで、出願人は、先に特願2005-55383号（整理番号：NQC1050014）を出願し、媒体構成の自由度を制約することなく、簡易な構成により効果的に、カー回転角の増大と記録感度および記録密度の向上を図り得る光磁気記録媒体を提案している。かかる光磁気記録媒体は、たとえば、基板面にナノ単位の凹凸構造を形成し、この凹凸構造を磁性層（記録層）に反映させて、カー回転角の増大と、高密度化、高感度化を図るものである。

ここで、かかる光磁気記録媒体に対し、照射するレーザ光のレーザパワーによって、凹凸構造に違いが生じることが、発明者によって確認されている。

そこで、本発明は、この種の光磁気記録媒体に対し、照射するレーザ光のパワーを変化させることによって、書き換え型データ記録および追記型データ記録の両記録方式を実現する光磁気ディスク装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み、本発明はそれぞれ以下の特徴を有する。

請求項１の発明は、光磁気ディスクの磁性層表面に、記録用レーザ光の波長よりも小さいピッチで、且つ縦横均等に一定のピッチにて柱上の突起が並ぶようにして基板上に形成された凹凸構造を有し、当該凹凸構造が反映されるようにさらに記録層が形成された光磁気ディスクに対し、前記記録層にデータを記録する光磁気ディスク装置であって、前記データを、書き換え型あるいは追記型のうち、いずれのタイプで記録するかを決定する記録タイプ決定部と、前記データの記録タイプが追記型であるとき、前記光磁気ディスクに照射するレーザ光の記録パワーを前記凹凸構造の形状を変化させ得るパワーに設定し、前記データの記録タイプが書き換え型であるとき、前記光磁気ディスクに照射するレーザ光のパワーを前記凹凸構造の形状を変化させ得ないパワーに設定するパワー設定部と、前記データを所定の領域に記録するための制御信号を生成すると共に、前記データの記録信号を生成する記録制御部と、前記制御信号に基づいて、前記パワー設定部にて設定されたパワーのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、前記制御信号に基づいて、レーザ光を前記光磁気ディスクの所定の領域の記録位置に収束させるレーザ光出射制御部と、前記制御信号に基づいて、磁界を発生させ前記光磁気ディスクに印加する磁気ヘッドと、前記制御信号に基づいて、前記磁気ヘッドの駆動信号を生成する磁気ヘッド駆動部とを有することを特徴とする。

この特徴により、データを追記型記録によって記録するとき、凹凸構造の形状を変化させ得るパワーのレーザ光が光磁気ディスクに照射され、これにより、記録層の記録状態が変化し、以降の書き換え記録ができなくなる。

この特徴により、データを書き換え型記録によって記録するとき、凹凸構造の形状を変化させ得ないパワーのレーザ光が光磁気ディスクに照射され、これにより、記録層の記録状態が変化しないため、以降の書き換え記録が可能となる。

本発明によれば、この種の光磁気記録媒体に対し、照射するレーザ光のパワーを変化させて記録層の記録状態を異なる状態にすることにより、書き換え型データ記録および追記型データ記録の両方式の記録および再生を可能にする。

以下、本発明の実施の形態につき図面を参照して説明する。

本実施の形態に係る光磁気ディスクは、既存の光磁気ディスクと同様、透明基板、誘電体層、記録層、誘電体層、保護層、印刷層等が積層された構造となっている。なお、基板と記録層の間に配された誘電体層は、基板の記録層側表面に形成されたナノ単位の凹凸構造が記録層に反映される程度に薄く形成されている
図1に実施の形態に係る光磁気ディスク１００のエリアフォーマットを示す。

図示の如く光磁気ディスク１００は、内周側から順に、クランプ領域１００ａ、リードイン領域１００ｂ、RW領域１００ｃ、R領域１００ｄ、リードアウト領域１００ｅにエリア分割されている。この内、リードイン領域には、ディスク管理情報がピット列によって記録されている。

かかるディスク管理情報には、当該光磁気ディスクがノーマルな光磁気ディスクであるのか、あるいは、記録層側の基板面にナノ単位のピッチで微細な凹凸構造が形成されている光磁気ディスク（以下、「ナノディスク」という）であるのかを識別するためのディスク種別情報が含まれている。また、RW領域、R領域、リードアウト領域の開始アドレスを示す情報が含まれている。

さらに、RW領域１００ｃの先頭部分（ディスク内周側）には、RW領域およびR領域に記録された情報を管理するためのデータ管理情報が光磁気記録の形態で記録される。

なお、上記凹凸構造は、RW領域とR領域の両方に形成されている。すなわち、RW領域とR領域は同一の層構造となっている。ここで、RW領域は、低レーザパワーによる記録を行うための領域である。また、R領域は、高レーザパワーによる記録を行うための領域である。

かかる構成を有するナノディスクにおいては、基板面上に形成された凹凸構造が記録層に反映されることにより、カー回転角の増大、記録密度の向上および記録感度の向上が図られる。

すなわち、記録層に反映された凹凸構造によって、再生レーザ光に多重反射が生じ、反射が繰り返される度に、カー回転作用が重畳される。これにより、レーザ光に対するカー回転角の増大が図られる。また、記録層の表面が平坦な場合に比べ、レーザ光の受光表面積が大幅に増大するため、レーザ光に対する熱吸収率が向上し、記録層の温度が効率的に高められる。

また、外部からの印加磁界が凹凸構造の先端部に集中するようになるため、表面が平坦である場合に比べ、先端部により大きな磁界が加えられることとなり、この部分における磁界の印加効率が高められる。

このように、記録層の表面に反映された凹凸構造によって、記録層の熱効率と磁界印加効率が同時に高められる。よって、レーザ光と磁界の双方に対して記録層の感度が向上し、その結果、低レーザパワーおよび低磁界強度によっても円滑に記録を行うことができるようになる。

さらに、上記のように磁界が凹凸構造の先端部に集中すると、凹凸構造先端の微細領域における磁化が可能となる。このとき、レーザ光の照射よって記録層に生じる熱は、凹凸構造の側壁が熱伝送に対する障壁として作用するため、記録層の面内方向に逃げにくくなる。

このため、記録層が平坦な場合に比べ、より小さな領域（レーザスポットの中央領域）が局部的に昇温されるようになる。かかる温度上昇領域の制限によって、より限られた凹凸構造先端部のみが磁化される。その結果、記録マークの微小化が図られ、記録密度の向上が図られる。

なお、基板面上に凹凸構造を形成したときの作用効果については、出願人が先に出願した特願2005-55383号（整理番号：NQC1050014）にて検証されている。かかる先行出願には、基板面に対する凹凸構造の形成方法も記載されている。

図2は、凹凸構造の一例を示すものである。同図(a)は上面側から撮像したときの二次電子写真像、同図(b)は斜め上面側から撮像したときの二次電子写真像である。なお、同図の写真像は、凹凸構造上にCo50Al50at.%の合金膜をスパッタによって20nm形成した後、電子写真撮像のためにPt-Pdを10Å蒸着した状態で撮像を行ったときのものである。

同図に示すように、基板上には、縦横均等に一定ピッチにて円柱状の突起が並ぶようにして凹凸構造が形成されている。この写真像における凹凸構造のピッチ（隣り合う円柱状突起間の距離）は、縦横ともに250nmであり、円柱状突起の高さは、170nmとなっている。

なお、基板材料としては、ポリカーボネートやポリオレフィンといった透光性材料を用いることができる。基板材料は、これ以外に、生分解性材料を用いることもできる。こうすると、自然界で分解されるため、廃棄時における環境負荷等を小さくすることができる。

図3は、かかる凹凸構造上に反射層を形成したときの波長−反射率特性の測定結果を示すものである。なお、この測定は、上記ディスク基板上に、Co50Al50at.%の合金膜（反射層）を、スパッタによって20nm形成して行った。ここでは、基板材料として、ポリカーボネートを用いた。このように形成した反射層に波長を変えながらレーザ光を照射して反射率の測定を行った。

図3に、測定結果を示す。同図には、比較例として、反射膜形成面が平坦なガラス基板上にCo50Al50at.%の合金膜をスパッタによって20nm形成した場合の反射率の測定結果を重ねて示してある。この測定結果から、基板上に上記の凹凸構造を形成すると、平坦なAl-Co膜を形成したガラス基板に比べ、反射率が35~40%程度低下することが確認できる。

次に、凹凸構造上に反射層を形成した後、高強度のレーザパワーをスポット照射して、凹凸構造の形状変化と反射率変化を測定した。なお、この測定においては、反射層としてAl膜を形成した。Al膜は、凹凸構造が形成された基板面にAl膜をスパッタによって形成した。Al膜の膜厚は20nmとした。

かかるディスク基板に対し、波長635nm、パワー10mWのパルスビームを反射膜側から収束照射した。なお、ビームスポットは、NA=0.55の対物レンズにて、スポット径=1μm程度に収束させた。また、照射ビームのパルス周波数は一定とした。

図4(a)にパルスビームの走査軌跡を示す。図中、白い部分がパルスビームの照射位置である。図4(b)に、パルスビーム照射後の基板面の形状を示す。同図(b)から、パルスビームを照射した基板面部分が他の部分に比べ隆起していることが分かる。

図5は、隆起部分の断面形状を測定したものである。この測定結果から、パルスビームを照射した基板面部分が他の部分に比べ大きく隆起し、且つ、その上面部分が平坦化されていることが分かる。

さらに、パルスビームにて走査した部分を低パワーの単調レーザ光で走査し、反射光強度の変化をオシロスコープで測定した。その結果、パルスビームの周波数成分が他の周波数成分に比べ10~20%程度、反射光強度が高いことが測定された。このことから、この測定結果から、隆起部分は非隆起部分に比べ、反射率が10~20%程度上昇することが確認できる。

以上の測定から、凹凸構造に対し、4-10mWの高パワーのレーザ光を照射すると、凹凸構造が隆起し、且つ、その上面部分が平坦化されることが分かる。本発明は、これを利用して、R領域１００ｄに対する記録を行う場合には、記録レーザ光のパワーを、凹凸構造が隆起し、且つ、その上面部分が平坦化されるようなパワーに設定して記録を行う。

図6に、実施の形態に係る光ディスク装置の構成を示す。

光ディスク装置は、コントローラ１０１、メモリ１０２、変調器１０３、タイミングパルス発生回路１０４、磁気ヘッド駆動回路１０５、レーザ駆動回路１０６、磁気ヘッド１０７、光ピックアップ１０８、再生信号増幅回路１０９、波形整形器１１０、復号器１１１、サーボ回路１１２、ディスク回転部１１３を含む。

コントローラ１０１は、ユーザ等からの記録／再生指示を受け、これに基づいて記録／再生時において各部を制御するとともに、ディスク装着時にリードイン領域１００ｂから読み取ったディスク管理情報と、RW領域１００ｃの先頭部分から読み取ったデータ管理情報をメモリ１０２に格納する。また、メモリ１０２に予め格納されているRW領域への記録に用いるレーザパワー設定値Pw_rwと、R領域への記録に用いるレーザパワー設定値Pw_rを用いて記録レーザパワーの設定制御を行う。レーザパワー設定値Pw_rwでR領域をレーザ光を照射した場合でも、レーザパワー設定値Pw_rで記録された情報は全く影響を受けずに保持される。なお、この記録レーザパワーの設定動作については追って詳述する。

メモリ１０２は、コントローラ１０１から供給されたディスク管理情報、データ管理情報等の情報を格納する。また、当該光ディスク装置に予め設定される、RW領域への記録に用いるレーザパワー設定値Pw_rwと、R領域への記録に用いるレーザパワー設定値Pw_rを格納している。

変調器１０３は、コントローラ１０１から提供された記録データに変調を施して記録信号を生成しタイミングパルス発生回路１０４に出力する。

タイミングパルス発生回路１０４は、変調器１０３から入力された記録信号に応じてタイミングパルスを生成し、これを磁気ヘッド駆動回路１０５とレーザ駆動回路１０６に出力する。

磁気ヘッド駆動回路１０５は、タイミングパルス発生回路１０４から入力されたパルス信号に応じた駆動信号を生成し、これを磁気ヘッド１０７に供給する。

レーザ駆動回路１０６は、タイミングパルス発生回路１０４から入力されたパルス信号に応じた駆動信号を生成し、これを光ピックアップ１０８に供給する。

磁気ヘッド１０７は、磁気ヘッド駆動回路１０５からの駆動信号に応じた磁界を発生して光磁気ディスク１００に印加する。光ピックアップ１０８は、レーザ駆動回路１０６からの起動信号に応じたレーザ光を出射して光磁気ディスク１００に照射するとともに、光磁気ディスク１００からの反射光を光検出器によって受光してセンサー信号を再生信号増幅回路１０９に出力する。

再生信号増幅回路１０９は、光ピックアップ１０８から入力されたセンサー信号を演算増幅して各種信号を生成し、これを対応する回路に出力する。波形整形器１１０は、再生信号増幅回路１０９から入力された再生信号を波形整形して復号器１１１に出力する。復号器１１１は、波形整形器１１０から入力された信号を復号して再生データを生成し、これをコントローラ１０１に出力する。

サーボ回路１１２は、再生信号増幅回路１０９から入力されたフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号からフォーカスサーボ信号およびトラッキングサーボ信号を生成し、これを光ピックアップ１０８内の対物レンズ駆動アクチュエータに供給する。また、トラッキングエラー信号から回転サーボ信号を生成し、これをディスク回転部１１３に出力する。ディスク回転部１１３は、サーボ回路１１２から入力されたサーボ信号に応じてディスク１００を回転駆動する。

図7に、記録処理時のフローチャートを示す。なお、同図の記録処理は、リードイン領域１００ｂから読み出したディスク管理情報をもとに、当該光磁気ディスクがナノ構造ディスクであると判別されたのち、ユーザの記録指示によって開始される（ｓ１００）。

この記録指示は、書き換え(RW)型記録または追記(R)型記録のどちらの記録を行うか、あるいは、RW領域またはR領域のどちらの領域に情報記録を行うか等の指示を含む。

ｓ１００にて、ユーザ等が情報の記録を指示すると、リードイン領域１００ｂから読み出したディスク管理情報をもとに、RW領域、R領域、リードアウト領域の開始アドレスを示す情報を取得し、RW領域の先頭部分から、RW領域およびR領域に記録された情報を管理するためのデータ管理情報を読み出し、メモリ１０２に格納する。（ｓ１０２）。

次に、ｓ１００で指示された記録指示が、書き換え(RW)型記録か、追記(R)型記録かを判断する。（ｓ１０４）。ｓ１０４において、記録指示が書き換え(RW)型記録であると判断すると（ｓ１０４Ｙｅｓ）、記録に使用されるレーザパワー設定値Pw_rwを設定し（ｓ１０６）、且つ、メモリ１０２に記憶されている当該ディスクのデータ領域情報を読み出し、記録に用いるRW領域のアドレスを取得する。

その後、磁気ヘッド１０７と光ピックアップ１０８を、取得したアドレス位置にアクセスさせ、Ｓ１０６にて設定したレーザパワー設定値Pw_rwのレーザ光を前記アドレス位置に照射しながら磁気ヘッド１０７を駆動して（ｓ１０８）、情報をこの位置に記録する（Ｓ１１０）。

かかる記録が終了すると、RW領域あるいはR領域に記録された情報を管理するためのデータ管理情報
を更新し（ｓ１１２）、記録処理を終了する。

一方、ｓ１０４において、記録指示が追記(R)型記録であると判断すると（ｓ１０４Ｎｏ）、記録に使用されるレーザパワー設定値Pw_rを設定し（ｓ１１４）、また、メモリ１０２に記憶されている当該ディスクのデータ領域情報を読み出し、記録に用いるR領域のアドレスを取得する。

しかる後、磁気ヘッド１０７と光ピックアップ１０８を、取得したアドレス位置にアクセスさせ、Ｓ１０６にて設定したレーザパワー設定値Pw_rのレーザ光を前記アドレス位置に照射しながら磁気ヘッド１０７を駆動して（ｓ１１６）、情報をこの位置に記録する（Ｓ１１０）。

かかる記録が終了すると、ｓ１１２に移行し、RW領域あるいはR領域に記録された情報を管理するためのデータ管理情報を更新し、記録処理を終了する。

本実施の形態によれば、この光磁気ディスクに対して、書き換え(RW)型記録を行う場合、光磁気ディスクのRW領域に、凹凸構造の形状を変化させ得ないレーザパワー、具体的には、2-3mW程度のレーザ光を照射してデータを記録し、また、追記(R)型記録を行う場合、光磁気ディスクのR領域に、凹凸構造の形状を変化させ得るレーザパワーのレーザ光を照射してデータを記録するため、記録層における記録状態が変化しないRW領域では、繰り返して記録が可能となり、また、記録層における記録状態が変化するR領域では、更なる記録が不可能となる。このように、同一の光磁気ディスクに対して、照射するレーザ光を変更することにより、データの再記録が可能な記録と、再記録が不可能な記録を共存させることができる。

なお、光磁気ディスクのRW領域に記録された書き換え(RW)型データは、カー効果によって再生することができ、また、光磁気ディスクのR領域に記録された追記(R)型記録によるデータは、CDやDVD同様に、回折を利用して再生することができる。

このような特徴を利用して、保存したいデータは、R領域への追記(R)型記録を行い、一時記録として保存したいデータは、RW領域への書き換え(RW)型記録を行うことにより、データの使い分けができる。また、このため、ユーザが記録用ディスクを購入する際、ディスクが、書き換え(RW)型か追記(R)型かを意識することなく購入することができる。

さらに、この光磁気ディスクの作成に関しては、書き換え(RW)型であっても追記(R)型であっても、単一の製造ラインで作製可能となり製造コストを抑えることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、かかる実施の形態に限定されるものではなく、他に種々の変更が可能である。

たとえば、記録に用いるレーザ光の波長よりも小さいピッチにて凹凸が形成された光磁気ディスクにデータを記録可能である光磁気ディスク装置であって、セットされた光磁気ディスクに対し、特に記録用レーザ光のレーザパワーの違いによって、書き換え(RW)型記録、追記(R)型記録を使い分けることができる光磁気ディスク装置であればよい。

また、凹凸構造の形状、寸法等は、上記に示されたもの限定されるものではなく適宜変更が可能である。また、RW領域およびR領域の配置位置は、図1に示す位置の他、最外周位置やリードイン領域よりもさらに内周側の位置等とすることもできる。例えば、半径40mmより内周はRW領域とし、40-60mmまではR領域として使用するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、ナノ構造と磁性薄膜とで構成された媒体を2枚張り合わせた構成としたが、両面から記録・再生が可能な媒体とし、一方の面をR領域、もう一方をRW領域とするように構成してもよい。

また、上記実施の形態では、書き換え(RW)型記録、あるいは、追記(R)型記録のどちらの記録を行うかを、ユーザ等からの指示に基づいて行うようにしたが、例えば、ユーザ・インタフェースを介して、どちらの記録を行うか、入力するようにしてもよい。また、記録対象のデータの属性によって、どちらの記録を行うかを決定するようにしてもよい。

たとえば、記録対象のデータのファイル拡張子が"jpg"である場合、追記(R)型記録を行い、また、記録対象のデータのファイル拡張子が"tmp"である場合、書き換え(RW)型記録を行うようにしてもよい。

また、記録対象のデータが動画像であるときは、追記(R)型記録を行い、また、記録対象のデータがサムネイルであるときは、書き換え(RW)型記録を行うようにしてもよい。

本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係る光磁気ディスクのエリアフォーマットを示す図実施の形態に係る凹凸構造の二次電子写真像を示す図実施の形態に係る凹凸構造の波長−反射率特性を示す図実施の形態に係る基板形状の電子写真撮像図実施の形態に係る基板断面形状の測定結果を示す図実施の形態に係る光磁気ディスク装置の構成を示す図実施の形態に係る記録時のフローチャートを示す図

符号の説明

１００光磁気ディスク
１００ａクランプ領域
１００ｂリードイン領域
１００ｃ RW領域
１００ｄ R領域
１００ｅリードアウト領域

Claims

光磁気ディスクの磁性層表面に、記録用レーザ光の波長よりも小さいピッチで、且つ縦横均等に一定のピッチにて柱上の突起が並ぶようにして基板上に形成された凹凸構造を有し、当該凹凸構造が反映されるようにさらに記録層が形成された光磁気ディスクに対し、前記記録層にデータを記録する光磁気ディスク装置であって、
前記データを、書き換え型あるいは追記型のうち、いずれのタイプで記録するかを決定する記録タイプ決定部と、
前記データの記録タイプが追記型であるとき、前記光磁気ディスクに照射するレーザ光の記録パワーを前記凹凸構造の形状を変化させ得るパワーに設定し、前記データの記録タイプが書き換え型であるとき、前記光磁気ディスクに照射するレーザ光のパワーを前記凹凸構造の形状を変化させ得ないパワーに設定するパワー設定部と、
前記データを所定の領域に記録するための制御信号を生成すると共に、前記データの記録信号を生成する記録制御部と、
前記制御信号に基づいて、前記パワー設定部にて設定されたパワーのレーザ光を出射するレーザ光出射部と、
前記制御信号に基づいて、レーザ光を前記光磁気ディスクの所定の領域の記録位置に収束させるレーザ光出射制御部と、
前記制御信号に基づいて、磁界を発生させ前記光磁気ディスクに印加する磁気ヘッドと、
前記制御信号に基づいて、前記磁気ヘッドの駆動信号を生成する磁気ヘッド駆動部とを有することを特徴とする光磁気ディスク装置。