JPH06338084A

JPH06338084A - オーバーライト可能な光磁気ディスク

Info

Publication number: JPH06338084A
Application number: JP5123781A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yamaguchi; 豊山口; Tetsuo Hosokawa; 哲夫細川
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-26
Filing date: 1993-05-26
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】光変調方式のオーバーライト光磁気記録におい
て、Ｃ／Ｎ値の高い媒体供給する。【構成】トラッキング用溝の幅Ｇと溝と溝の間であるラ
ンドの幅Ｌの比率が、Ｇ／Ｌ＝0.18〜0.30 であること
を特徴とするオーバーライト可能な光磁気記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、オーバーライト可能な
光磁気ディスク記録媒体の基板の改良に関するものであ
る。オーバーライト(over write)とは、前の情報を消去
せずに新たな情報を記録する行為を言う。この場合、再
生したとき、前の情報は再生されてはならない。本明細
書で言う「オーバーライト」とは、特に、記録磁界Ｈb
の向き及び強度を変調せずに、単にレーザービームを記
録すべき情報に従いパルス変調しながら照射する(irrad
iate) ことにより、オーバーライトすることを言う。

【０００２】

【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、情報を記録した後、消去することが
でき、再び新たな情報を記録することが繰り返し何度も
可能であ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。

【０００３】この光磁気記録再生方法で使用される記録
媒体は、記録を残す層として１層又は多層からなる垂直
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Gd
Co、GdFeCo、TbFe、TbCo、TbFeCoなどからなる。垂直磁
化膜は、一般に同心円状又はらせん状のトラックを有し
ており、このトラックの上に情報が記録される。トラッ
クは明示的な場合と黙示的な場合の２通りある。〔明示的なトラック〕光磁気記録媒体はディスク形状を
している。明示的なトラックを有するディスクは、ディ
スク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ている。そし
て、隣接する２つのトラック間にトラッキングのため及
び分離のための溝（グルーブ groove ）が存在する。逆
に溝と溝の間をランド(land)と呼ぶ。実際には、ディス
クの裏表でランドと溝が逆になる。そこで、ビームが入
射するのと同じにディスクを見て、手前を溝、奥をラン
ドと呼ぶ。垂直磁化膜は、溝の上にもランドの上にも一
面に形成するので、溝の部分をトラックにしてもよい
し、ランドの部分をトラックにしてもよい。溝の幅とラ
ンドの幅との間に特に大小関係はない。

【０００４】このようなランドと溝を構成するために、
一般に、基板には、表面に渦巻状又は同心円状に形成さ
れたランドと、２つの隣合うランド間に挟まれた溝が存
在する。このような基板上に薄く垂直磁化膜が形成され
る。これにより垂直磁化膜はランドと溝を持つ。〔マーク〕本明細書では、膜面に対し「上向き（upwar
d) 」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。

【０００５】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」の磁化を有するマーク（Ｂ₁)
と、「逆Ａ向き」の磁化を有するマーク（Ｂ₀)の２つの
信号で記録される。これらのマーク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。この磁化の向きを揃える行為は、古
い意味で「初期化^*（initialize^*）」と呼ばれる。そ
の上でトラックに「Ａ向き」の磁化を有するマーク（Ｂ
₁)を形成する。情報は、このマーク（Ｂ₁)の有無、位
置、マークの前端位置、後端位置、マーク長等によって
表現される。特にマークのエッジ位置が情報を表す方法
はマーク長記録と呼ばれる。尚、マークは過去にピット
又はビットと呼ばれたことがあるが、最近はマークと呼
ぶ。

【０００６】ところで、記録ずみの媒体を再使用するに
は、 (１) 媒体を再び初期化^*装置で初期化^*するか、
又は (２) 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 (３) 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
るオーバーライトは、不可能とされていた。

【０００７】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、記録磁界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。

【０００８】しかしながら、技術の進歩は著しく、記録
磁界Ｈb の強度を変調せずに（ON、OFF を含む) 又は記
録磁界Ｈb の向きを変調せずに、照射する光ビームの強
度を記録すべき２値化情報に従い変調するだけで、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62−175948号＝DE3,619,61
8A1 ＝米国特許出願中 Ser.No453,255) 。以下、この発
明を「基本発明」と引用する。〔基本発明の説明〕基本発明では、「基本的に垂直磁化
可能な磁性薄膜からなる記録再生層recording layer
（本明細書では、この記録再生層をメモリー層 Memory
layer又はＭ層と言う）と、垂直磁化可能な磁性薄膜か
らなる記録補助層 referencelayer （本明細書では、こ
の記録補助層を記録層 Writing layer 又はＷ層と言
う）とを含み、両層は交換結合（exchange-coupled) し
ており、かつ、室温でＭ層の磁化の向きは変えないでＷ
層の磁化のみを所定の向きに向けておくことができるオ
ーバーライト可能な多層光磁気記録媒体」を使用する。

【０００９】そして、情報をＭ層（場合によりＷ層に
も）における「Ａ向き」磁化を有するマークと「逆Ａ向
き」磁化を有するマークで表現し、記録するのである。
この媒体は、Ｗ層が外部手段（例えば初期補助磁界Hin
i. ）によって、その磁化の向きを「Ａ向き」に揃える
ことができる。しかも、そのとき、Ｍ層は、磁化の向き
は反転せず、更に、一旦「Ａ向き」に揃えられたＷ層の
磁化の向きは、Ｍ層からの交換結合力を受けても反転せ
ず、逆にＭ層の磁化の向きは、「Ａ向き」に揃えられた
Ｗ層からの交換結合力を受けても反転しない。

【００１０】そして、Ｗ層は、Ｍ層に比べて低い保磁力
Ｈ_Cと高いキュリー点Ｔ_Cを持つ。基本発明の記録方法
によれば、記録媒体は、記録前までに、外部手段により
Ｗ層の磁化の向きだけが「Ａ向き」に揃えられる。この
行為を本明細書では特別に“初期化(initialize)”と呼
ぶ。この“初期化”はオーバーライト可能な媒体に特有
なことである。

【００１１】その上で、２値化情報に従いパルス変調さ
れたレーザービームが媒体に照射される。レーザービー
ムの強度は、高レベルＰ_Hと低レベルＰ_Lがあり、これ
はパルスの高レベルと低レベルに相当する。この低レベ
ルは、再生時に媒体を照射する再生レベルＰ_Rよりも高
い。既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。この＜非常な低レベル＞も、再生レベルＰ_Rと同
一又は近似のレベルである。

【００１２】例えば、「Ａ向き」に“初期化(initializ
e)”された媒体は、低レベルＰ_Lのレーザービームの照
射を受けると、媒体の温度が向上してＭ層の保磁力Ｈ_c1
が非常に小さくなるか極端にはゼロになる。ゼロになる
のは、媒体の温度がＭ層のキュリー点以上であるときで
ある。このとき、Ｗ層の保磁力Ｈ_c2は十分に大きく、
「逆Ａ向き」の記録磁界Ｈb で反転されることはない。
そして、Ｗ層の力が交換結合力を介してＭ層に及ぶ。Ｍ
層、Ｗ層は、一般に重希土類金属（heavy rareearth me
tal：以下、ＲＥと略す）−遷移金属（transition meta
l：以下、ＴＭと略す）合金で構成される。交換結合力
は、両層のＲＥ磁気モーメント同士を揃える力と両層の
ＴＭ磁気モーメント同士を揃える力からなる。尚、合金
中ではＲＥの副格子磁化とＴＭの副格子磁化とは、向き
が逆であり、大きい方の副格子磁化の向きが、合金の磁
化の向きを決める。両副格子磁化が等しいとき、その組
成を補償組成（compensation composition) と言い、そ
の温度を補償温度（compensation temperature) と言
う。補償温度より上ではＴＭ副格子磁化の方が強く、補
償温度より下ではＲＥ副格子磁化の方が強い。

【００１３】レーザービームを照射する前のマークの状
態は、Ｍ層とＷ層との間に界面磁壁が存在する状態
と、存在しない状態との２種がある。存在しない状
態のマークは、形成しようとするマークと一致する。
存在する状態のマークは、形成しようとするマークと一
致しない。後者の場合、Ｗ層の力が交換結合力を介し
てＭ層に及ぶ結果、非常に小さくなった保磁力Ｈ_c1を持
つＭ層の磁化は、Ｗ層によって支配された所定の向き
（例えば、「Ａ向き」）を向かされる。その結果、Ｍ層
とＷ層との間に界面磁壁が存在しないマーク（目的とす
るマーク）が形成される。

【００１４】仮にＭ層の磁化がゼロだった場合（Ｔ_c1以
上）でもレーザービームの照射がなくなり、媒体の温度
が自然に低下してキュリー点Ｔ_c1よりやや下がると、Ｍ
層に磁化が現れる。このとき、同様にＷ層の力が交換結
合力を介してＭ層に及ぶ。そのため、Ｍ層に現れる磁化
は、Ｗ層によって支配された所定の向き（例えば、「Ａ
向き」）を向く。この状態から室温に戻るが、所定の向
きが保たれる。ただし、室温へ戻る途中にＭ層、Ｗ層に
補償温度があると、そこを越えたとき、その層の磁化の
向きは逆転する。このプロセスは低温サイクル又は低温
プロセスと呼ばれる。

【００１５】他方、例えば、「Ａ向き」に“初期化(ini
tialize)”された媒体は、高レベルＰ_Hのレーザービー
ムの照射を受けると、媒体の温度が向上してＭ層の保磁
力Ｈ_c1はゼロになり、Ｗ層の保磁力Ｈ_c2は非常に小さく
なるか、極端にはゼロになる。そのため、非常に小さい
保磁力Ｈ_c2を持つＷ層の磁化は、記録磁界Ｈb に負けて
所定の向き（例えば、「逆Ａ向き」）を向く。仮にＷ層
の磁化がゼロだった場合でもレーザービームの照射がな
くなり、媒体の温度が自然に低下してキュリー点Ｔ_c2
よりやや下がると、Ｗ層に磁化が現れるが、このとき、
同様に記録磁界Ｈb に負けて、Ｗ層の磁化は所定の向き
（例えば、「逆Ａ向き」）を向く。更に媒体の温度が冷
えてキュリー点Ｔ_c1よりやや下がると、Ｍ層に磁化が現
れる。このとき、Ｗ層の力が交換結合力を介してＭ層に
及ぶ。そのため、Ｍ層に現れる磁化は、Ｗ層によって支
配された所定の向き（例えば、「逆Ａ向き」）を向く。
この状態から室温に戻るが、所定の向きが保たれる。但
し、室温へ戻る途中にＭ層、Ｗ層に補償温度があると、
そこを越えたとき、Ｍ層、Ｗ層の磁化の向きは逆転す
る。このプロセスは高温サイクル又は高温プロセスと呼
ばれる。

【００１６】以上の低温サイクル、高温サイクルは、Ｍ
層、Ｗ層の磁化の向きに無関係に、起こる。ともかく、
レーザービームの照射前にＷ層が“初期化(initializ
e)”されておれば良い。そのため、オーバーライトが可
能となる。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値化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 T
ECHNICAL 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。

【００１７】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 その他の外部手段
によりＷ層の「Ａ向き」磁化を「逆Ａ向き」に反転（re
verse)させ、このＷ層の「逆Ａ向き」磁化によってＭ層
に「逆Ａ向き」磁化〔又は「Ａ向き」磁化〕を有するマ
ークを形成する。ビーム強度が低レベルの時は、Ｗ層の
磁化の向きは、“初期化”状態と変わらず、そして、Ｗ
層の作用（この作用は交換結合力を通じてＭ層に伝わ
る）によってＭ層に「Ａ向き」磁化〔又は「逆Ａ向き」
磁化〕を有するマークを形成する。

【００１８】基本発明で使用される記録媒体は、Ｍ層と
Ｗ層を含む多層構造を有する。Ｍ層は、室温で保磁力が
高く磁化反転温度が低い磁性層である。Ｗ層はＭ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磁性
層である。なお、Ｍ層とＷ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Ｍ層とＷ層との
間に中間層（例えば、交換結合力σ_W調整層・・・・以
下、この層をＩ層と略す）が存在していてもよい。Ｉ層
については、特開昭64−50257 号や特開平１−273248号
を参照されたい。

【００１９】また、オーバーライト可能な光磁気記録に
ついては、その外、特開平４−123339号や特開平４−13
4741号など多くの資料が出されているので、ここでは、
これ以上の説明を省く。なお、特開平４−123339号に開
示された４層構造のディスクは、Ｍ層、Ｗ層の外に、
“初期化”層 (Initializing layer：以下、Ｉni層と
略す）、Ｉni層とＷ層との間に両層の間の交換結合をオ
ン・オフするスイッチング層（Swithing layer：以下：
Ｓ層と略す）を持つ。

【００２０】Ｃ／Ｎ比を高めるために、Ｍ層の上に（つ
まり、レーザービームの入射側に）Ｍ層よりキュリー点
が高くカー効果の高い読出層（Readout layer ：以下：
Ｒ層と略す）を積層したものも提案されている。例え
ば、特開昭63−64651 号公報、特開昭63−48637 号公報
を参照されたい。提案されたＲ層もＲＥ−ＴＭ系合金で
構成される。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の光磁
気記録ディスクの溝幅Ｇとランド幅Ｌの比率は一般に、
Ｇ／Ｌ＝0.30 以上であり、このようなディスクではオ
ーバーライト後、その信号を再生すると、その単一周波
数信号の強度とノイズの強度比であるＣ／Ｎ値が低く、
実用上難があった。特に、記録再生装置を小型化するた
めに、できるだけ小さい初期化磁界が要求されている
（例えば、２ｋＯｅ以下の小さい磁界であれば、記録再
生装置を十分実用可能なレベルまで小さくすることがで
きる）今日、このような小さい初期化磁界を使用した場
合には、更にＣ／Ｎ値が低下するという問題があった。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、かかる問題
を解決するため鋭意研究した結果、Ｇ／Ｌ＝0.18〜0.30
のような光磁気記録ディスクでは、オーバーライト後
の再生信号のＣ／Ｎ値が十分高いレベルにあることを見
い出すに至った。

【００２３】

【作用】本発明によって何故に目的が達成されるの
か、その正確な理由は現在のところ不明である。恐らく
光変調方式のオーバーライト固有の特性として、Ｇ／Ｌ
の値が、 0.30 を超えるようになると、予め書かれてい
た情報が若干残る（消し残りが発生する）為Ｃ／Ｎ値が
低下し、0.18を下回るようになると、トラッキング誤差
信号が小さくなる為トラッキング特性が低下するものと
考えられる。ともかく実験事実がそれを証明する。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による効果を光変調によるオー
バーライト可能な光磁気記録媒体について実施した例を
説明する。表１に記載したような、種々の溝幅を有する
1.2 mm厚でトラックピッチ1.4 μのポリカーボネート基
板上に保護層としてSiＮを厚さ700 Å、磁性層として
GdFeCoを厚さ250 Å、磁性層としてTbFeCoを厚さ200
Å、磁性層としてGdFeCoを厚さ100 Å、磁性層とし
てDyFeCoを厚さ500 Å、最後に保護層としてSiＮを厚さ
700 Åに順次スパッタリング法により形成して、光変調
によるオーバーライト可能な光磁気記録媒体を得た。こ
の媒体の断面を図１に示す。

【００２５】この媒体を記録再生装置にセットし、2.5
ＫOeの磁界中を線速度11.3 m/sになるように回転させな
がら約１μに集光させた波長830 nmのレーザービームを
デューティー比50％、周波数3 ＭHzで変調させ、高レベ
ルＰ_H＝10mW：及び低レベルＰ_L＝5mW の２値で記録を
行った。次に周波数を4 ＭHzに変更し、前記媒体に重ね
て記録した。即ちオーバーライトさせた。

【００２６】その後１mWのレーザービームを照射して再
生し、そのＣ／Ｎ値を測定した。その結果を図２に示
す。Ｇ／Ｌの値が0.3 を超えるとＣ／Ｎ値が急激に低下
し始めることがわかる。尚、図２でＧ／Ｌが0.18以下の
領域はトラッキングが不安定になるためデータの信頼性
は無い。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によって、溝幅Ｇと
ランド幅Ｌの比率がＧ／Ｌ＝0.18〜0.30になるようにす
れば、高いＣ／Ｎ値を確保でき、高品質な光変調方式の
オーバーライト可能な光磁気ディスクを提供することが
できることが示された。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に使用した、光変調方式オーバーライト
可能な光磁気記録ディスクの断面構成図である。

【図２】Ｇ／Ｌの値と、オーバーライト後のＣ／Ｎ値及
びノイズレベルの関係を表したグラフである。

【符号の説明】

１・・・ポリカーボネイト基板２・・・SiN 層３・・・磁性層（GdFeCo層）４・・・磁性層（TbFeCo層）５・・・磁性層（GdFeCo層）６・・・磁性層（DyFeCo層）以上

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】同心円状またはスパイラル状に溝が形成さ
れたオーバーライト可能な光磁気ディスク用基板におい
て、前記溝の幅Ｇと、前記溝と溝との間に相当するラン
ドの幅Ｌとの比率が、Ｇ／Ｌ＝０．１８〜０．３０で
ある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。