JP2589451B2

JP2589451B2 - 光磁気記録再生装置

Info

Publication number: JP2589451B2
Application number: JP777994A
Authority: JP
Inventors: 陽一大里; 英一藤井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-01-27
Filing date: 1994-01-27
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JPH06267145A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気カー効果を利用し
て読出しすることのできるキュリー点書込みタイプの光
磁気記録媒体を用いた重ね書き可能な光磁気記録再生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】消去可能な光ディスクメモリとして光磁
気ディスクが知られている。光磁気ディスクは、従来の
磁気ヘッドを使った磁気記録媒体と比べて高密度記録、
非接触での記録再生などが可能であるという長所がある
反面、記録前に一度記録部分を消去しなければならない
（一方向に着磁しなければならない）という欠点があっ
た。この欠点を補う為に、記録再生用ヘッドと消去用ヘ
ッドを別々に設ける方式、あるいは、レーザーの連続ビ
ームを照射しつつ、同時に印加する磁場を変調しながら
記録する方式などが提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかし、これらの方
法は、装置が大がかりとなり、コスト高になる欠点ある
いは高速の変調ができないなどの欠点を有する。

【０００４】上述の公知技術の欠点を除去し、従来の装
置構成に簡単な構造の磁界発生手段を付設するだけで、
磁気記録媒体と同様な重ね書き（オーバーライト）を可
能とした、光磁気記録方法を本出願人は昭和６１年７月
８日に特願昭６１−１５８７８７号（該出願は昭和６２
年２月２日の国内優先の基礎出願となる）で提案した。

【０００５】しかし、この方法は全く新しい記録法であ
るが故に、いまだ多くの研究課題が残っていた。すなわ
ち、長期間にわたる再生における、再生信号の品質の劣
化の防止策等である。

【０００６】そこで本発明者は更に研究を進めた結果、
いくつかの成果が得られた。

【０００７】本発明はこうして完成されたものであり、
その目的は、重ね書き可能なだけでなく、その記録信号
を長期間にわたり良好に再生できる光磁気記録再生装置
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録再生
装置は、低いキュリー点Ｔ_Lと高い保磁力Ｈ_Hとを有する
希土類元素と遷移元素との合金からなる第１磁性層およ
び前記第１磁性層に比ベて相対的に高いキュリー点Ｔ_H
と低い保磁力Ｈ_Lとを有する希土類元素と遷移元素との
合金からなる第２磁性層から構成される二層構造の交換
結合をしている垂直磁化膜を基板上に有してなり、前記
第２磁性層の飽和磁化をＭ_s、膜厚をｈ、前記第１およ
び第２磁性層間の磁壁エネルギーをσ_wとすると、

【０００９】

【数２】を満たしている光磁気記録媒体に対して、保磁力Ｈ_Lの
第２磁性層を一方向に磁化させるのに十分で保磁力Ｈ_H
の第１磁性層の磁化の向きを反転させることのない大き
さの磁界Ｂを印加する初期化磁界手段と、前記光磁気記
録媒体に前記磁界Ｂとは異なるバイアス磁界を印加する
バイアス磁界印加手段と、前記バイアス磁界が印加され
た状態で前記低いキュリー点Ｔ_L付近まで前記光磁気記
録媒体が昇温するだけのレーザーパワーと前記高いキュ
リー点Ｔ_H付近まで前記光磁気記録媒体が昇温するだけ
のレーザーパワーを情報に応じて選択して照射し、前記
光磁気記録媒体に情報の記録を行なうとともに前記記録
された情報を磁気光学効果を用いて再生する記録再生手
段と、前記光磁気記録媒体を回転させる回転手段とを備
える光磁気記録再生装置において、前記第１磁性層の保
磁力Ｈ_H、前記磁界Ｂが、前記装置の機内温度が３０℃
以上６０℃以下において、Ｈ_H≧１.５ｋＯｅかつ０.２
×Ｈ_H−０.３＞Ｂ（ｋＯｅ）を満足する。

【００１０】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

【００１１】図１(a),(b)は、それぞれ、本発明に用い
られる光磁気記録媒体の一実施例を示す模式断面図であ
る。図１(a)の光磁気記録媒体は、プリグルーブが設け
られた透光性基板１上に、希土類元素と遷移元素との合
金からなる第１磁性層２と、希土類元素と遷移元素との
合金からなる第２磁性層３とが積層されたものである。
第１磁性層２は低いキュリー点Ｔ_Lと高い保磁力Ｈ_Hを有
し、第２磁性層３は、高いキュリー点Ｔ_Hと低い保磁力
Ｈ_Lを有する。ここで「高い」、「低い」とは両磁性層
を比較した場合の相対的な関係を表わす（保磁力は室温
における比較）。ただし、通常は第１磁性層２のＴ_Lは
７０〜１８０℃、Ｈ_Hは、３〜１０ｋＯｅ、第２磁性層
３のＴ_Hは１００〜４００℃、Ｈ_Lは０.５〜２ＫＯｅ程
度の範囲内にするとよい。

【００１２】希土類元素と遷移元素との合金からなる各
磁性層は、垂直磁気異方性を示しかつ磁気光学効果を呈
するものが利用できるが、非晶質磁性合金が好ましい。
例えば、ＴｂＦｅ,ＧｄＴｂＦｅ,ＴｂＤｙＦｅ,ＴｂＤ
ｙＦｅＣｏ,ＴｂＦｅＣｏ,ＧｄＴｂＣｏ等が挙げられ
る。

【００１３】本発明で用いられる光磁気記録媒体におい
ては、第１磁性層２が主に再生に関与する。即ち、第１
磁性層２が呈する磁気光学効果が主に再生に利用され、
第２磁性層３は記録に重要な役割りを果たす。一方、従
来の光磁気記録媒体における交換結合二層膜では、逆
に、低いキュリー点と高い保磁力とを有する磁性層が主
に記録に関与し、高いキュリー点と低い保磁力とを有す
る磁性層が主に再生に関与した。かかる従来の交換結合
二層膜では、主に再生に関与する磁性層の飽和磁化Ｍ_s
と、膜厚ｈと、二層間の磁壁エネルギーσ_wとの間に、
次の様な関係があるのが望ましかった。

【００１４】

【数３】しかし、本発明に使用する記録媒体の交換結合二層膜で
は、第２磁性層３の飽和磁化Ｍ_sと膜厚ｈと、二磁性層
間の磁壁エネルギーσ_wの間に、次の関係が必要であ
る。

【００１５】

【数４】これは、記録によって最終的に完成されるビットの磁化
状態（図２(f)に示す）を、安定にするためである（詳
しい理由は後述する）。

【００１６】したがって、両磁性層２,３（垂直磁化
膜）が上の関係式を満たすように、各層の膜厚、保磁
力、飽和磁化の大きさ、磁壁エネルギーなどを適当に設
定すればよい。なお、両磁性層２,３は、記録時の交換
力による実効的バイアス磁界の大きさ、あるいは二値の
記録ビットの安定性などを考えると、交換結合をしてい
ることが望ましい。

【００１７】図１(b)において、４,５は両磁性層の耐久
性を向上させるためのあるいは光磁気効果を向上させる
ための保護膜である。６は、貼り合わせ用基板７を貼り
合わすための接着層である。貼り合わせ用基板７にも、
２から５までの層を積層し、これを接着すれば両面で記
録・再生が可能となる。

【００１８】以下、図２と図３を用いて記録の過程を示
すが、記録前、両磁性層２と３の磁化の安定な向きは平
行（同じ向き）での反平行（逆方向）でも良い。図２で
は磁化の安定な向きが平行な場合について説明する。図
３は本発明による光磁気記録再生装置の概念的な構成を
示す図である。

【００１９】図３の３５は、上述したような構成を有す
る光磁気ディスクである。例えば、この磁性層のある一
部の磁化状態が初め図２(a)のようになっているとす
る。光磁気ディスク３５はスピンドルモータ（不図示）
により回転して、初期化磁界発生部３４を通過する。こ
のとき、初期化磁界発生部３４の磁界の大きさを両磁性
層２と３の保磁力の間の所定範囲内に設定すると（磁界
の向きは本実施例では上向き）、図２(b)に示す様に第
２磁性層３は一様な方向に磁化され、一方、第１磁性層
２の磁化は初めのままである。

【００２０】次に光磁気ディスク３５が回転して記録・
再生ヘッド３１を通過するときに、記録信号発生器３２
からの信号に従って、２種類（第１種と第２種）のレー
ザーパワー値を持つレーザービームをディスク面に照射
する。第１種のレーザーパワーは該ディスクを第１磁性
層２のキュリー点付近まで昇温するだけのバワーであ
り、第２種のレーザーパワーは該ディスクを第２磁性層
３のキュリー点付近まで昇温可能なバワーである。即
ち、両磁性層２,３の保磁力と温度との関係の慨略を示
した図４において、第１種のレーザーパワーはＴ_L付
近、第２種のレーザーパワーはＴ_H付近までディスクの
温度を上昇できる。

【００２１】第１種のレーザーパワーにより、第１磁性
層２はキュリー点付近まで昇温するが、第２磁性層３は
この温度でビットが安定に存在する保磁力を有している
ので、記録時のバイアス磁界を適正に設定しておくこと
により、図２(b)のいずれからも図２(c)のようなビット
が形成される（第１種の予備記録）。

【００２２】ここでバイアス磁界を適正に設定すると
は、次のような意味である。すなわち、第１種の予備記
録では、第２磁性層３の磁化の向きに対して安定な向き
に（ここでは同じ方向に）第１磁性層２の磁化が配列す
る力（交換力）を受けるので、本来はバイアス磁界は必
要でない。しかし、バイアス磁界は後述する第２種のレ
ーザーパワーを用いた予備記録では第２磁性層３の磁化
反転を補助する向き（すなわち、第１種の予備記録を妨
げる向き）に設定される。そして、このバイアス磁界
は、第１種、第２種どちらのレーザーパワーの予備記録
でも、大きさ、方向を同じ状態に設定しておくことが便
宜上好ましい。かかる観点からバイアス磁界の設定は次
記に示す原理による第２種のレーザーパワーの予備記録
に必要最小限の大きさに設定しておくことが好ましく、
これを考慮した設定が前でいう適正な設定である。

【００２３】次に第２種の予備記録について説明する。

【００２４】第２種のレーザーパワーにより、第２磁性
層３のキュリー点近くまで昇温させる（第２種の予備記
録）と、上述のように設定されたバイアス磁界により第
２磁性層３の磁化の向きが反転する。続いて第１磁性層
２の磁化も第２磁性層３に対して安定な向きに（ここで
は同じ方向に）配列する。すなわち、図２(b)のいずれ
からも図２(d)のようなビツトが形成される。このよう
に、バイアス磁界と、信号に応じて変わる第１種及び第
２種のレーザーパワーとによって、光磁気ディスクの各
箇所は、図２の(c)か(d)の状態に予備記録されることに
なる。

【００２５】次に光磁気ディスク３５が回転することに
より、予備記録のビット(c),(d)が初期化磁界発生部３
４を再び通過すると、初期化磁界発生部３４の磁界の大
きさに応じて、記録ビット(c)は、変化が起こらずに図
２の(e)の状態となる（最終的な記録状態）。一方、記
録ビット(d)は、第２磁性層３が磁化反転を起こして、
図２の(f)の状態になる（もう一つの最終的な記録状
態）。

【００２６】(f)の状態の記録ビットの状態が安定に存
在する為には、第２磁性層３の飽和磁化の大きさを
Ｍ_s、膜厚をｈ、磁性層２,３間の磁壁エネルギーをσ_w
とすると、前述したように次の様な関係があれば良い。

【００２７】

【数５】ここでσ_w／２Ｍ_sｈは第２磁性層３に働く交換力の強さ
を示す。つまりσ_w／２Ｍ_sｈの大きさの磁界で第２磁性
層３の磁化の向きを、第１磁性層２の磁化の向きに対し
て安定な方向ヘ（この場合は同じ方向）向けようとす
る。そこで第２磁性層３がこの磁界に抗して磁化が反転
しないためには第２磁性層３の保磁力をＨ_LとしてＨ_L＞
σ_w／２Ｍ_sｈであればよい。

【００２８】記録ビットの状態(e)と(f)は、記録時のレ
ーザーのパワーで制御され、記録前の状態には依存しな
いので、重ね書き（オーバーライト）が可能である。記
録ビット(e)と(f)は、再生用のレーザービームを照射
し、再生光を記録信号再生器３３で処理することによ
り、再生できる。

【００２９】図２では、第１磁性層２と第２磁性層３の
磁化の向きが同じ（平行）ときに磁化の状態が安定とな
る例を示したが、磁化の向きが反平行のときに安定な磁
性層についても、同様に考えられる。図５に、この場合
の記録過程の磁化状態を図２に対応させて示しておく。

【００３０】次に、以上の記録プロセスで形成された記
録ビット(e)と(f)を有する光磁気記録媒体を対象とし
て、長期間にわたって再生を行なう場合について検討す
る。

【００３１】記録ビット(e)と(f)に対する再生が、従来
の再生法と違うのは、記録時および再生時に、常に初期
化磁界発生部３４からの磁界の影響を受ける点である。
再生中には、記録時の１／３〜ｌ／１０程度のエネルギ
ーのレーザー照射があり、記録再生中の温度上昇を考慮
すると、初期化磁界発生部３４を通過中の光磁気ディス
クの温度は、最大７０℃程度まで上昇すると考えられ
る。

【００３２】そして、本発明者らの実験によれば、記録
再生装置にセットした媒体を記録を行なわずに再生だけ
を行なった場合、保磁力Ｈ_Hよりも小さい初期化磁界発
生部３４からの磁界Ｂにより、長い時間再生を行なう
（繰り返し再生１０¹⁰回程度）うちには、第１磁性層２
の磁化の反転が起こる。

【００３３】そこで、この反転を防止できるように更に
研究を重ねた結果、第１磁性層の保磁力Ｈ_Hと磁界Ｂの
大きさの値を、今までのＨ_H＞Ｂという範囲内に設定す
るよりも、０.２×Ｈ_H−０.３＞Ｂ（ｋＯｅ）という範
囲内、更にはこの条件を満たしかつＨ_H＞５ｋＯｅを満
たす範囲内に設定することが好ましいことが明らかにな
った。

【００３４】

【実施例】

《実施例１》３元のターゲット源を備えたスパッタ装置
内に、プリグルーブ、プリフォーマット信号の刻まれた
ポリカーボネート製のディスク状基板を、ターゲットと
の間の距離１０ｃｍにセットし、回転させた。

【００３５】アルゴン中で、第１のターゲットよりスパ
ッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧５×１０^-3Torr
でＺｎＳを保護層として１０００Åの厚さに設けた。次
にアルゴン中で、第２のターゲットよりスパッタ速度１
００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧５×１０^-3TorrでＴｂＦｅ
合金をスパッタし、膜厚３００Å、Ｔ_L＝約１４０℃、
Ｈ_H＝約１０ｋＯｅのＴｂ₁₈Ｆｅ₈₂の第１磁性層を形成
した。次にアルゴン中でスパッタ圧５×１０^-3TorrでＴ
ｂＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚５００Å、Ｔ_H＝約
２５０℃、Ｈ_L＝約１ｋＯｅのＴｂ₂₃Ｆｅ₆₀Ｃｏ₁₇の第
２磁性層を形成した。次にアルゴン中で第１のターゲッ
トよりスパッタ速度１００Å／ｍｉｎ、スパッタ圧５×
１０^-3Torrで、ＺｎＳを保護層として３０００Åの厚さ
に設けた。次に膜形成を終えた上記の基板を、ホットメ
ルト接着剤を用いて、ポリカーボネートの貼り合わせ用
基板と貼り合わせ、光磁気ディスクのサンプルを作成し
た。

【００３６】《実施例２》上記と同様な方法により、第
１磁性層２の材料組成と保磁力Ｈ_Hとキュリー温度Ｔ_Lを
変化させた以外は、実施例１と同じ材料と同一の膜厚で
同一の構成にて、成膜した光磁気ディスクのサンプルを
作製した。

【００３７】上記実施例１,２で作製したサンプルを同
じ条件で記録後、初期化磁界発生部３４の磁界の大きさ
Ｂを変化させながら、同一トラックを１０¹⁰回、再生し
た後の、再生信号内のノイズ成分の変化を調べた。

【００３８】次に、記録再生装置の機内温度を３０℃、
４５℃、６０℃と順に設定し、各々の温度において、再
生信号のノイズ成分の増加が起きる磁界の値をチェック
した。結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】表１は、第１磁性層の保磁力Ｈ_Hが小さくなるほど、ま
た記録再生装置の機内温度が上昇するほど、再生信号内
のノイズ成分の増加が起こる磁界Ｂの値が小さくなるこ
とを示している。また、この関係は第１磁性層の材料組
成によって変わらないことを示している。上の実験結果
を基に、図６に各サンプルのＨ_Hの値と、ノイズ増加の
起こるＢの値との関係を示す。

【００４０】図より、機内温度が６０℃までの範囲で、
再生信号にノイズの増加が起こらないためには、Ｈ_Hと
Ｂの関係において少なくとも０.２×Ｈ_H−０.３＞Ｂで
あるべきことがわかる。また、Ｈ_Hが少なくとも１.５ｋ
Ｏｅ以上でないと、Ｂが小さな値であっても、ノイズの
増加が起きることが分る。

【００４１】ところで、記録再生装置の実際の機内温度
は６０℃を越えることはないので、一般的に上記条件を
満たせば、長期間再生を行なったとしてもノイズ増加が
起こらない。

【００４２】上記条件を満たすようにするばかりでな
く、次の２つの理由により、Ｈ_Hの値を５ｋＯｅ以上と
するのが、より好ましい。

【００４３】(1) 必要最小限のＢの値は第２磁性層の保
磁力Ｈ_Lと第２磁性層に働く交換力による磁界を加えた
値である。実用的には１〜２ｋＯｅ程度と考えられる。
初期化磁界発生部Ｂの発生する磁界Ｂを１〜２ｋＯｅに
設定し、機内温度６０℃までで連続再生を行なってもノ
イズの発生が軽微であるのは、図６からＨ_Hの値が５ｋ
Ｏｅ以上のときである。

【００４４】(2) 図６に、それぞれの機内温度におい
て、初期化磁界発生部に設定された磁界Ｂの大きさと、
設定されたＢの値でノイズの発生がないために必要なＨ
_Hの値が示されている。例えば、機内温度６０℃でＨ_H＜
５ｋＯｅの範囲では、Ｈ_H＝５（Ｂ＋０.３）と表わせ
る。つまり、初期化磁界発生部Ｂを一定量ΔＢだけ大き
く設定すると、対応してＨ_Hの値を５×ΔＢだけ大きく
しなければならないことを示す。ところが、Ｈ_Hが５ｋ
Ｏｅ以上の範囲では、３０〜６０℃の機内温度で磁界発
生部Ｂの値を一定量増加したときも、対応して増加しな
ければならないＨ _H値が、５ｋＯｅ以下の範囲の関係に
比して小さくすむことが分る。

【００４５】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、光磁気記録
媒体として、低いキュリー点Ｔ_Lと高い保磁力Ｈ_Hを有す
る希土類元素と遷移元素との合金からなる第１の磁性層
と、相対的に高いキュリー点Ｔ_Hと低い保磁力Ｈ_Lを有す
る希土類元素と遷移元素との合金からなる第２の磁性層
とからなる二層構造の磁性層を有するものを用い、第１
磁性層の保磁力Ｈ_Hと初期化磁界発生部からの磁界Ｂを
所定の関係を満たすように設定することにより、２値の
レーザーパワーで記録することによって重ね書き（オー
バーライト）記録が可能になり、長期間にわたって連続
して再生した場合であっても、良好な再生信号が得られ
るようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b)は、それぞれ、本発明で使用する光磁
気記録媒体の一例の構成を示す図である。

【図２】本発明の光磁気記録再生装置で実施される記録
方法を実施中の、各磁性層２,３の磁化の向きを説明す
る図である。

【図３】本発明による光磁気記録再生装置の概念的な構
成を示す図である。

【図４】各磁性層２,３における保磁力と温度との関係
を示す概略図である。

【図５】図２で示される各磁性層２,３の磁化の向きの
別の形態を説明する図である。

【図６】第１磁性層の保磁力Ｈ_Hとノイズ増加のおきる
磁界Ｂの値との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１透光性基板２第１磁性層３第２磁性層４,５保護膜６接着層７貼り合わせ用基板３１記録・再生用ヘッド３２記録信号発生器３３記録信号再生器３４初期化磁界発生部３５光磁気ディスク

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】低いキュリー点Ｔ_Lと高い保磁力Ｈ_Hとを
有する希土類元素と遷移元素との合金からなる第１磁性
層および前記第１磁性層に比ベて相対的に高いキュリー
点Ｔ_Hと低い保磁力Ｈ_Lとを有する希土類元素と遷移元素
との合金からなる第２磁性層から構成される二層構造の
交換結合をしている垂直磁化膜を基板上に有してなり、
前記第２磁性層の飽和磁化をＭ_s、膜厚をｈ、前記第１
および第２磁性層間の磁壁エネルギーをσ_wとすると、【数１】を満たしている光磁気記録媒体に対して、保磁力Ｈ_Lの
第２磁性層を一方向に磁化させるのに十分で保磁力Ｈ_H
の第１磁性層の磁化の向きを反転させることのない大き
さの磁界Ｂを印加する初期化磁界手段と、前記光磁気記
録媒体に前記磁界Ｂとは異なるバイアス磁界を印加する
バイアス磁界印加手段と、前記バイアス磁界が印加され
た状態で前記低いキュリー点Ｔ_L付近まで前記光磁気記
録媒体が昇温するだけのレーザーパワーと前記高いキュ
リー点Ｔ_H付近まで前記光磁気記録媒体が昇温するだけ
のレーザーパワーを情報に応じて選択して照射し、前記
光磁気記録媒体に情報の記録を行なうとともに前記記録
された情報を磁気光学効果を用いて再生する記録再生手
段と、前記光磁気記録媒体を回転させる回転手段とを備
える光磁気記録再生装置において、前記第１磁性層の保磁力Ｈ_H、前記磁界Ｂが、前記装置
の機内温度が３０℃以上６０℃以下において、Ｈ_H≧１.
５ｋＯｅかつ０.２×Ｈ_H−０.３＞Ｂ（ｋＯｅ）を満足
することを特徴とする光磁気記録再生装置。