JPH05342670A

JPH05342670A - 光磁気記録媒体および該媒体を用いた記録および再生方法

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Publication number: JPH05342670A
Application number: JP4149353A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nanba; 義幸難波; Motonobu Mihara; 基伸三原; Yasunobu Hashimoto; 康宣橋本; Miyozo Maeda; 巳代三前田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-06-09
Filing date: 1992-06-09
Publication date: 1993-12-24
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JP3186217B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光磁気記録媒体および該媒体を用いた記録お
よび再生方法に関し、現在実用的に使用している波長78
0nm のレーザ光を用いて、再生層の初期化磁石を使用す
ることなく、レーザ光のビーム径よりも小さなビットを
記録、再生でき、高密度記録が行い得る光磁気記録媒体
および該光磁気記録媒体を用いた記録並びに再生方法を
提供することを目的とする。【構成】基板21上に、室温状態で面内磁化となる再生
層４と信号を記録するための垂直磁化膜である記録層５
を積層し、レーザ光入射面側が再生層４となるように配
置し、信号を再生するためのレーザ光を照射している
間、再生層４は垂直磁化膜となり、記録層５の磁化情報
がそのまま再生層４に転写可能と成るようにして構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用いて情報
の記録、再生を行う光磁気記録媒体および該光磁気記録
媒体を用いた記録方法と該記録された信号を再生する再
生方法に関する。

【０００２】近年、コンピュータの外部記録媒体とし
て、光ディスクが脚光を浴びている。光ディスクは、レ
ーザ光を用いて、媒体上にサブミクロンオーダーの記録
ビットを作ることにより、これまでの外部記録媒体であ
るフロッピィディスクやハードディスクにくらべ、格段
に記録容量を増大させることが可能となる。

【０００３】更に希土類−遷移金属系材料を用いた垂直
磁気記録媒体である光磁気ディスクに於いては、情報の
書換えが可能であり、今後の発展が益々期待されてい
る。

【０００４】

【従来の技術】光ディスクは、直径が3.5 インチのディ
スク（半径 24mm 〜40mm) に例えば1.6 μm ピッチのト
ラックを設け、円周方向に最小0.78μm のビットを書い
た場合、ディスクの片面で約128 メガバイトの記憶容量
を有しており、3.5 インチフロッピィディスクの１枚の
記憶容量は約１メガバイトであるので、光ディスク１枚
でフロッピィディスク128 枚分の記憶容量を有すること
ができる。このように、光ディスクは記録密度の非常に
高い可換記録媒体である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然し、これからのマル
チメディア時代に備え、光ディスクの記録密度を現在よ
りも更に高くする必要がある。記録密度を高くするため
には、記録媒体上に更に多くのビットを記録させなけれ
ばならない。そのためには、現在よりもビットを更に小
さくし、ビットとビットの間隔も詰めていく必要があ
る。

【０００６】このような方法で記録密度を高くする場
合、レーザ光の波長を現在の780nm よりも更に短くする
必要があるが、実用化を考慮した場合、レーザ光の波長
は現在使用している780nm の波長を用いてビットサイズ
を小さくする必要がある。

【０００７】レーザビーム径よりも小さいビットを再生
する方法が、特開平3-93058 号公報に提案されている。
これは、光磁気記録媒体を記録層と再生層に分け、信号
を記録層に記録した後、初期化磁石を用いて再生層を初
期化し、再生時、記録層の磁化情報を再生層に転写さ
せ、その情報を読み取るものである。

【０００８】更に詳述すると、この方法は光磁気記録媒
体として希土類- 遷移金属の非晶質合金薄膜を用い、該
光磁気記録媒体は互いに交換結合した記録層と再生層の
二層膜とする。そして記録層としては保磁力を大きく、
再生層は保磁力を小さく、かつキュリー温度を高く保つ
ようにする。

【０００９】ここで図５に示すように、２層構造の光磁
気記録媒体１の再生層４と記録層５は交換結合によっ
て、高温領域８に於いて再生層４の磁化が、記録層５の
磁化に揃う。また再生する時には、先ず初期化用磁石６
を用いて光磁気記録媒体１に初期化磁場を印加し、保磁
力の小さい再生層４に記録された情報の磁化の向きを反
転させて消去する。

【００１０】この消去状態の部分が図５に示すように、
光磁気ディスク７の回転によりレーザビーム２の位置に
来ると、温度上昇により記録層５の磁区が再生層４に転
写される。この際光磁気ディスク７は矢印Ａ方向に回転
しているので、レーザビーム２の照射されている領域内
で、温度上昇は該ビーム２の光磁気ディスク７の移動方
向に沿った側、つまり高温領域８が最も大で、この部分
の磁区のみが転写されることになる。

【００１１】このように、記録層５と再生層４で上記し
た異なる磁気特性を有する光磁気記録媒体を用い、前記
した磁化反転領域がレーザビーム２の径より小さくなる
ように制御した記録パワーを用いることで、記録層５に
蓄積された情報を再生層４にあぶり出すと言う原理で、
レーザビーム径よりも小さい磁区、つまり検出領域９を
検出することが、可能となり、高密度の光磁気記録およ
び再生が可能となる。

【００１２】この方法を用いると、再生部分以外の領域
は初期化された再生層によってマスクされたような状態
になり、隣接するトラックからのクロストークを抑える
ことができ、また、ビット間隔も詰めることができるの
で、現行の波長780nm を用いて高密度の記録、再生を行
うことが可能となる。

【００１３】然し、この方法では、光磁気記録装置内に
再生層の初期化磁石を組み込む必要があり、その磁石
は、数ＫＯｅの強さが必要となる。将来、光磁気記録装
置を小型化する必要があり、この小型化した光磁気記録
装置内に前記した初期化磁石を組み込むのは非常に困難
で、好ましくない。

【００１４】本発明は現在実用的に使用している波長78
0nm のレーザ光を用いて、再生層の初期化磁石を使用す
ることなく、レーザ光のビーム径よりも小さなビットを
記録、再生でき、高密度記録が行い得る光磁気記録媒体
および該光磁気記録媒体を用いた記録並びに再生方法を
提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、請求項１に示すように、基板上に室温状態で面内磁
化となる再生層と信号を記録するための垂直磁化膜であ
る記録層を積層し、レーザ光入射面側が再生層となるよ
うに配置し、信号を再生するためのレーザ光を照射して
いる間、再生層は垂直磁化膜となり、記録層の磁化情報
がそのまま再生層に転写可能と成るようにしたことを特
徴とする。

【００１６】また請求項２に示すように前記再生層とし
て希土類ー遷移金属非晶質合金層を用い、希土類金属と
してガドリニウム、またはネオジウムを用いたことを特
徴とする。

【００１７】また請求項３に示すように、前記再生層と
記録層の間に、両者の間に働く交換結合力を制御するた
めの中間層を介在して設け、該中間層として希土類ー遷
移金属非晶質合金、または希土類ー遷移金属非晶質合金
中に銅、アルミニウム、或いは窒素を添加して形成した
ことを特徴とする。

【００１８】また請求項４に示すように、前記光磁気記
録媒体を用いて光磁気記録した信号を再生する場合に於
いて、信号再生時のレーザパワーを、再生層が垂直磁化
膜となり、かつ、記録層の磁化情報が再生層に転写され
る温度となるように設定し、信号非再生時のレーザパワ
ーを、再生層が垂直磁化膜とはならず、または、記録層
の磁化情報が再生層に転写されない温度となるように設
定することを特徴とする。

【００１９】また請求項５に示すように、前記光磁気記
録媒体を用いて光磁気記録した信号を再生する場合に於
いて、光磁気記録装置内の環境温度が変化した場合、温
度変化に対応して、レーザパワーを所定の適正な値に補
正することを特徴とする。

【００２０】また請求項６に示すように、前記光磁気記
録媒体を用いて信号を記録する場合に於いて、記録磁界
を磁気ヘッドにより印加することを特徴とする。

【００２１】

【作用】本発明ではビットを記録する記録層のレーザ光
入射面側に、レーザ光非照射時には面内磁化となり、レ
ーザ光照射時には垂直磁化となるような再生層を設け、
さらに、再生時には記録層の磁化が再生層に転写される
ような媒体構成にする。このような光磁気記録媒体を用
いて情報を記録、再生する場合の動作原理について以下
に説明する。

【００２２】(1) 情報記録時図2(a)において、光磁気ディスクの回転方向は矢印Ａ方
向に示す方向である。光磁気記録媒体１のｄの領域より
右側の部分はすでにバイアス磁界を消去方向に印加した
状態で、記録層５の温度をキュリー温度以上にすること
で、記録層５の消去が行われているものとする。レーザ
光照射領域13のうちのｄの領域は、再生層４が垂直磁化
となり、さらに、記録層５の磁化情報が再生層４に転写
されている状態となっている。

【００２３】ｃの領域では再生層４、記録層５はキュリ
ー温度以上となるように再生層４と記録層５の磁性膜を
選択し、バイアス磁界Ｈ_bによって記録層５に情報の書
き込みが行われる。

【００２４】書き込みが終わって、冷却途中の段階、つ
まりｂの領域では、記録層５、再生層４ともに、書き込
み方向に磁化されている。更にａの領域になると、室温
付近まで冷却され、記録層５の磁化状態は変化しない
が、再生層４は垂直磁化膜から面内磁化膜へと変化する
ような記録層５と再生層４の磁性膜を選択する。なお、
記録ビットの大きさは、前記したようにレーザパワーを
調整することにより、制御可能である。

【００２５】(2) 情報再生時図2(b)に示すように、レーザ光照射部分の温度は、情報
記録時よりも低い温度に設定すると、記録層５は何ら変
化を受けない。しかし、再生層４は、レーザ光照射によ
り、面内磁化膜から垂直磁化膜へと変化するように再生
層４の磁性膜の材料、組成およびレーザパワーを調整す
る。この時、記録層５の磁化が再生層４にそのまま転写
され、再生層４を読むことにより、記録層５の磁化情報
を読み出すことが可能となる。

【００２６】更に転写される部分は、レーザ光が照射さ
れている部分のうち、転写条件を満足する温度領域であ
り、それは、レーザ光照射部分、つまりｂ領域のみであ
り、その場合、ｂ領域以外の部分は磁化が面内方向を向
いており、垂直磁化成分が無いため、ビットが見えなく
なり、再生のレーザビームの径よりも小さなビットでも
再生可能となり、さらには、隣接するトラック、或いは
同一トラック内のビット同士のクロストークを抑えるこ
とができる。

【００２７】ここで、再生時のレーザパワーの設定につ
いて考えてみると、再生層の垂直磁気異方性定数を
Ｋ_u、飽和磁化をＭ_s、保磁力をＨ_c、膜厚をｄ、再生
層が隣接する層との界面磁壁エネルギーをσ_w、再生層
が記録層から受ける浮遊磁界を、Ｈ_Lとすると再生層が
垂直磁化膜となる条件は、数式１に示す条件となる。

【００２８】

【数１】

【００２９】また、記録層の磁化情報が交換結合により
再生層に転写される条件は、数式２に示す条件となる。

【００３０】

【数２】

【００３１】また記録層の磁化情報が静磁結合により再
生層に転写される条件は、数式３に示す条件となる。

【００３２】

【数３】

【００３３】信号を再生する場合、数式１が成立し、か
つ、数式２が成立するか、または、数式１が成立し、か
つ、数式３が成立することが必要条件である。従って、
信号再生時のレーザパワーは、上記の条件が成立するよ
うな温度範囲となるように設定すると良い。

【００３４】ところで、記録層の磁化情報が交換結合に
より再生層に転写される場合、界面磁壁エネルギーσ_w
の調整が非常に重要となる。σ_wを調整するには、請求
項３に示すように、記録層、再生層間に希土類−遷移金
属非晶質合金、または希土類−遷移金属非晶質合金中に
アルミニウム、銅、或いは窒素等を添加した中間層を介
在させ、再生レーザパワー照射時に数式２が成立するよ
うにすればよい。

【００３５】また、記録層と再生層のみで再生レーザパ
ワー照射時に数式２が成立するような界面磁壁エネルギ
ーσ_Wが得られる場合は、特別に中間層は設け無くても
良い。本発明では、再生する部分の信号のみが、記録層
から再生層に転写されるので、隣接するビットの間で信
号の干渉が無く成り、ビットのピッチをより短くするこ
とが可能となり、更に隣接するトラックとのクロストー
クも改善されるようになる。

【００３６】

【実施例】本発明の光磁気記録媒体は、第１実施例とし
て図1(a)に示すように厚さが1.2mm のグルーブ付きガラ
ス基板21に、スパッタリング法を用いて、90nmの厚さの
テルビウム−二酸化シリコン( Tb- SiO₂) より成る下部
保護層22-1、50nmの厚さで組成がGd₆₀Fe₄₀のガドリウム
- 鉄より成り、キュリー温度が220 ℃、室温で面内磁化
であるので保磁力は０の再生層４を設ける。更にこの上
に組成がTb₂₁Fe₆₄Co ₁₅でキュリー温度が260 ℃、保磁力
が８ＫＯｅの記録層５を50nmの厚さに設け、その上に90
nmの厚さのTb- SiO₂より成る上部保護層22-2を設ける。

【００３７】また本発明の第２実施例として図1(b)に示
すように厚さが1.2mm のグルーブ付きガラス基板21に、
スパッタリング法を用いて、90nmの厚さのテルビウム−
二酸化シリコン( Tb- SiO₂) より成る下部保護層22-1、
50nmの厚さで組成がGd₅₅Fe₄₅のガドリウム- 鉄より成
り、キュリー温度が220 ℃、室温で面内磁化であるので
保磁力は０の再生層４、10nmの厚さで組成がGd₃₅Fe₅₇Co
₈のガドリウム- 鉄- コバルトより成る中間層23を設け
る。更にこの上に組成がTb₂₁Fe₆₄Co₁₅でキュリー温度が
260 ℃、保磁力が８ＫＯｅの記録層５を50nmの厚さに設
け、その上に90nmの厚さのTb- SiO₂より成る上部保護層
22-2を設ける。

【００３８】このような中間層23を設けると、例えば記
録層５と再生層４の交換結合力が強すぎる場合、レーザ
ビームが照射されていない箇所でも再生層４が垂直磁化
膜となって前述したマスキング効果が無くなる恐れがあ
るので、それを防止する効果がある。このような各層の
成膜条件を表１にまとめて示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】なお、本発明の光磁気記録媒体の比較例と
して図４に示すように、厚さが1.2mm のグルーブ付きガ
ラス基板21上に90nmの厚さのTb- SiO₂より成る下部保護
層22-1、110nm の厚さのキュリー温度が180 ℃で保磁力
が8KＯｅの組成がTb₂₁(Fe₉₀Co₁₀)₇₉ のTbFeCoよりなる
記録層５、90nmの厚さのTb- SiO₂より成る上部保護層22
-2を成膜した。この記録層５、下部保護層22-1、上部保
護層22-2の成膜条件は前記した表１に示した成膜条件と
同様にして成膜した。

【００４１】このような本実施例の光磁気記録媒体と比
較例の光磁気記録媒体を用いて、該光磁気記録媒体を有
する光磁気ディスクの線速度を9m/secとし、波長が780n
m のレーザ光を用いて再生した場合の記録ビット長に対
するC/N の変化を調査した。その結果を図３に示す。

【００４２】図３の曲線ａは本発明の第１実施例の光磁
気記録膜媒体の特性曲線で、曲線ｂは第２実施例の光磁
気記録媒体の特性曲線である。図３の曲線ａとｂに示す
ように、記録ビット長が短くなる程、本発明の光磁気記
録媒体が、曲線ｃに示す比較例の光磁気記録媒体に比し
て再生時に於けるC/Nの値が大となり、特に記録ビット
長0.5 μm では、従来の光磁気記録媒体の再生時に於け
るC/N が32dBで有るのに対して、第１および第２実施例
の光磁気記録媒体では再生時のC/N が46dBと向上した。

【００４３】記録ビット長が短くなる程、トラックの円
周方向の記録密度は高くなる。仮に再生時のC/N ≧ 45d
B を実用性の有る光磁気記録媒体とすると、従来の光磁
気記録媒体では再生時のC/N ≧ 45dB を得るための限界
の記録ビット長が0.75μm で有るのに対し、第１、第２
実施例では、C/N ≧45dBを得るための限界の記録ビット
長は0.5 μm となり、従来の光磁気記録媒体に対して約
1.5倍の高密度記録が可能となる。

【００４４】なお、希土類元素として本実施例のガドリ
ニウムの他に、ランタン(La)、セリウム(Ce)、プラセオ
ジウム(Pr)、ネオジウム(Nd)、サマリウム(Sm)、ユーロ
ビウム(Eu)、テルビウム(Tb)、ジスプロシウム(Dy)、ホ
ルミウム(Ho)、エルビウム(Er)等を用いても良い。

【００４５】また中間層として希土類−遷移金属非晶質
合金に銅、アルミニウム、または窒素を添加した材料を
用いても良い。また、装置内の環境温度が変化した場
合、規定の再生レーザパワーでは必要条件を満足しなく
なることも考えられるので、請求項５に示すように光磁
気記録装置内の温度変化に対応してレーザパワーを適正
な値にする機構、例えば光磁気ディスクの光磁気記録媒
体の温度を検知する温度センサを設け、この温度センサ
により得られた情報により、レーザ発生器に印加する電
力が制御でき、レーザパワーが制御できる機構を設けて
置くのが更に望ましい。

【００４６】また、信号を再生しない場合（信号記録時
を除く）はサーボをかけておくだけでよいので、再生レ
ーザパワーよりも小さなレーザパワーにしておくか、或
いは、再生レーザパワーと同じであってもかまわない。

【００４７】また本実施例の一連の動作は、光変調記録
方式を用いたが、その他、請求項６に示したように、前
記光磁気記録媒体を用いて信号を記録する場合に於い
て、記録磁界を磁気ヘッドにより印加する磁界変調記録
方式を用いても、同様の効果が得られる。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トラック円周方向においてレーザ光の波長を現在使用し
ている780nm の値を変えることなく、本実施例の光磁気
記録媒体を用いた場合、現在の記録密度よりも約1.5 倍
の高密度の記録が実現できる。

【００４９】更にトラック半径方向に於いても、クロス
トークを抑えることができるので、本発明を用いれば、
現行の波長が780nmmのレーザ光を照射する光学系を用い
ての高密度化記録および再生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光磁気記録媒体の断面図である。

【図２】本発明の信号の再生方法の説明図である。

【図３】本発明の媒体のビット長とC/N との関係図で
ある。

【図４】従来の光磁気記録媒体の断面図である。

【図５】従来技術の原理説明図である。

【符号の説明】

1 光磁気記録媒体 4 再生層 5 記録層 13 レーザ光照射領域 21 ガラス基板 22-1 下部保護層 22-2 上部保護層 23 中間層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者前田巳代三神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板(21)上に、室温状態で面内磁化とな
る再生層(4) と信号を記録するための垂直磁化膜である
記録層(5) を積層し、レーザ光入射面側が再生層(4) と
なるように配置し、信号を再生するためのレーザ光を照
射している間、再生層(4) は垂直磁化膜となり、記録層
(5) の磁化情報がそのまま再生層(4)に転写可能と成る
ようにしたことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】請求項１において、再生層(4) として希
土類ー遷移金属非晶質合金層を用い、希土類金属として
ガドリニウム、またはネオジウムを用いたことを特徴と
する光磁気記録媒体。
【請求項３】請求項１、或いは２において、再生層
(4) と記録層(5) の間に、両者の間に働く交換結合力を
制御するための中間層(23)を介在して設け、該中間層(2
3)として希土類−遷移金属非晶質合金、または希土類ー
遷移金属非晶質合金中に銅、アルミニウム、或いは窒素
を添加して形成したことを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項４】請求項１、２或いは３に記載の光磁気記
録媒体を用いて光磁気記録した信号を再生する場合に於
いて、信号再生時のレーザパワーを、再生層(4) が垂直磁化膜
となり、かつ、記録層(5) の磁化情報が再生層(4) に転
写される温度となるように設定し、信号非再生時のレー
ザパワーを、再生層(4) が垂直磁化膜とはならず、また
は、記録層(5)の磁化情報が再生層に転写されない温度
となるように設定することを特徴とする光磁気記録媒体
の再生方法。
【請求項５】請求項１、２或いは３に記載の光磁気記
録媒体を用いて光磁気記録した信号を再生する場合に於
いて、光磁気記録装置内の環境温度が変化した場合、温度変化
に対応して、レーザパワーを所定の適正な値に補正する
ことを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
【請求項６】請求項１、２或いは３に記載の光磁気記
録媒体を用いて信号を記録する場合に於いて、記録磁界を磁気ヘッドにより印加することを特徴とする
光磁気記録媒体の記録方法。