JPH03119538A - 光磁気記録媒体および記録方法 - Google Patents

光磁気記録媒体および記録方法

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JPH03119538A
JPH03119538A JP25533689A JP25533689A JPH03119538A JP H03119538 A JPH03119538 A JP H03119538A JP 25533689 A JP25533689 A JP 25533689A JP 25533689 A JP25533689 A JP 25533689A JP H03119538 A JPH03119538 A JP H03119538A
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magnetic
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Ichiro Saito
一郎 斉藤
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、レーザー光などの光(本明細書でいう光とは
、上記レーザー光を含む各種波長のエネルギー線を意味
する)によって3値の記録、再生、消去などを行なうこ
とのできる光磁気記録媒体、およびこの光磁気記録媒体
を使用した3値の記録方法に関する。
[従来の技術] 近年、高密度・大容量のメモリとしてレーザー光を用い
た光メモリ素子の研究および開発が急ピッチで行なわれ
ている。中でも、光磁気記録法は書き換えが可能な記録
方法として注目をあびており、該記録に用いられる光磁
気記録媒体は書き換え可能の光メモリ素子として大いに
期待されている。
以下、第5図を参照しつつ、従来の光磁気記録媒体およ
びその使用法の代表例について説明する。
第5図に例示する従来の光磁気記録媒体は、透光性基体
41の上に、下地層42、光磁気記録層43が順次積層
された構成を有する。透光性基体41は、例えば、ポリ
メチルメタクリレート、ポリカーボネート等のプラスチ
ック、あるいはガラス等から成り、一般にはドーナツ状
など各種形状の板状基体が用いられる。下地層42は、
例えば5iO1Sin□、AIN 、 ZnS 、 S
iN等から成る。光磁気記録層43を構成する材料とし
ては、TbFe、 GdTbFe、 TbFeCo等の
希土類−遷移金属アモルファス系の材わ1が汎用されて
いる。また、この光磁気記録層43は、通常、膜面と垂
直な方向に磁化容易軸を有する垂直磁化膜である。
このような光磁気記録媒体における記録・再生・消去は
、一般には以下の様に行なわれている。
まず、光磁気記録層43を垂直な一方向(上向きまたは
下向き)に磁化し、基体41側から情報記録信号に応じ
たレーザー光をスポット照射する。このレーザー光は、
基体41および下地層42を通過して光磁気記録層43
に到達する。その結果、光磁気記録層43のレーザー光
照射部分において、光の吸収が起り、局所的に温度が上
昇し、その温度が層のキュリー点以上に達し、その部分
の磁化が消失する。この時点で、磁化が消失した部分に
前記磁化方向とは逆方向に磁場を印加していれば、該部
分の磁化が反転し、レーザー光非照射部分と磁化方向を
異にする反転磁区がそこに形成され、これにより情報の
記録がなされる。
記録の再生は、光磁気記録層43がキュリー点以上には
温度上昇しない程度にパワーを下げたレーザー光を基体
41側から照射し、磁気カー効果を利用して記録層の磁
化方向を読み出すことにより行なう。
記録の消去は、光磁気記録層43の記録部分にレーザー
光を再照射して該部分の温度なキュリー点近傍に上昇ぎ
せ、且つ記録時とは反対方向の磁化を印加することによ
って該部分の磁化方向を記録開始前の状態に戻すことに
より行なう。
従来の光磁気記録方法においては、上述のような光磁気
記録層43の反転磁区の有無をディジタル信号の°゛1
”とO°°に対応させて記録するディジタル記録方式が
主流となっている。
[発明が解決しようとする課題1 上述したようなディジタル記録方式において、記録密度
を向上させるには、そのビット長やトラックピッチを小
さくすればよいのであるが、それを小さくし過ぎるとク
ロストークの問題が発生したり、またビーム径に限界が
あるので、このような手段による記録密度の向上には限
界がある。
本発明は上記現状に鑑みなされたものであり、より高密
度な記録が可能であり、且つ良好な記録再生が可能な光
磁気記録媒体および該媒体を使用した記録方法を提供す
ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、
光磁気記録層として特定の磁気特性を有する2種の記録
層(一方は1層構成、他方は2層構成)を採用して3値
記録を有効に行なうことが可能であることを見出し、本
発明を完成するに至った。
本発明の光磁気記録媒体は、垂直磁気異方性を有する第
1磁性層から成る第1記録層と、垂直磁気異方性を有し
且つ互いに交換結合した第2磁性層および第3磁性層か
ら成る第2記録層とが積層され、該第1磁性層は高いキ
ュリー点(T o 、)を有し、該第2磁性層は高いキ
ュリー点(T□2)および低い保磁力(HL2)を有し
、該第3磁性層は該第2磁性層に比べて相対的に低いキ
ュリー点(TL2)および高い保磁力(H□2)を有し
、TL2〈T□、である光磁気記録媒体である。
本発明の記録方法は、上記光磁気記録媒体をT旧付近ま
で昇温して記録層面の垂直方向の初期化磁界H0の印加
し、その後詰初期化磁界H8の方向とは逆方向のバイア
ス磁界H,を印加しつつ、 (イ)Tl2付近まで該媒体が昇温するレーザーパワー
P、を照射する事と、 (ロ)THI付近まで該媒体が昇温するレーザーパワー
P2を照射する事と、 (ハ)T1.2付近までは該媒体が昇温しないレーザー
パワーP3を照射する事またはレーザーパワーな照射し
ない事と、 を含む3値の記録方法である。
以下、本発明の光磁気記録媒体について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。
第1図は、本発明の光磁気記録媒体の層構成の一態様を
示す模式的断面図である。この態様の媒体は、基体11
の上に、下地層12、第1記録層1、中間層16、第2
記録層2、保護層I7が順次積層された構成を有する。
また、第1記録層1は第1磁性層13から成り、第2記
録層2は第2磁性層14と第3磁性層15とから成る。
なお、本発明においては、このように適当な基体ll上
に各記録層を積層することが望ましく、更にこの基体が
透明性基体であることが好ましい。
第1記録層1を構成する第1磁性層13は上記したよう
にT5,1を有する。また第2記録層lを構成する第2
磁性層14と第3磁性層15とは磁気的に交換結合して
おり、上記したように、各々TI+2、HL2、Tl2
、H912を有する。また上記したようにT +、z<
 T Mlである。第1〜第3磁性層が上記した関係を
満たせば、後に詳述する3値記録を良好に行なうことが
可能である。なお本発明においてキュリー点および保磁
力における「高い」 [低いjとは、第2磁性層と第3
磁性層との比較、または、第1磁性層と第2磁性層との
比較における相対的な関係を表わす。
本発明の媒体の第1記録層(第1磁性層)は、キュリー
点が高いので磁気光学カー回転角が大きく、それ故に本
発明の光磁気記録媒体は良好な読出しが可能である。ま
た、第2記録層においては、第2磁性層14が、キュリ
ー点が高いので良好な読出しを可能としており、第31
iil性層15が、キュリー点が低い層なので比較的弱
いレーザパワーでも書き込み可能であり、それ故に本発
明の光磁気記録媒体は良好な書き込みが可能である。こ
れらの磁気特性の関係の相乗により、本発明の媒体は総
合的に優れた3値記録用の光磁気記録媒体となる。また
、本発明の第1記録層は所望の層を積層しても良いが、
基本的には1層構成なので、この点においては製造コス
トの面で有利である。
なお、各層のキュリー点、保磁力、膜厚は、後に詳述す
る3値記録で採用するレーザーパワーPI〜P3やバイ
アス磁界の大きさHeに応じて適宜好適値を選定すれば
よい。したがって、−概にいえないのであるが以下の値
が好適範囲である。THIは150〜250℃が望まし
く、 180〜220℃が好ましい。TH2は200℃
以上が望ましく、300〜500℃が好ましい。Tl2
は80〜180℃が望ましく、 130〜160℃が好
ましい。またTl1lとTl2との差については、T1
.2が、室温〜Tll+の範囲の間にあることが望まし
く、その差は大きい方が誤記録等が無くなるので好まし
い。また、第1磁性層13の保磁力は5 kOe以上が
望ましく、また、HL2はlO〜950eが望ましく、
H,42は5 kOe以上が望ましい。HHIおよびH
N3は、高いほうが再生性能の点から望ましい。また、
第1磁性層の膜厚は50〜300人が望ましく、 15
0〜250人が好ましい。第2va性層の膜厚は100
〜500人が望ましく、 300〜400人が好ましい
。第3磁性層の膜厚は200〜1000人が望ましく、
 300〜600人が好ましい。
各層の上述したよりなキュリー点や保磁力は、その層を
構成する成分の種類や組成比率を適宜選定することによ
り得ることができる。言い換えるならば、本発明の光磁
気記録媒体における磁気特性が得られるのであれば、そ
の構成する成分の種類や組成比率は特に限定されない。
そのような磁気特性が得られれば従来より光磁気記録層
用構成材料として使用されてきた材料をいずれも使用可
能である。なお、光磁気記録層用材料としては、従来よ
り、Mn旧系、ガーネット系、希土類−遷移金属アモル
ファス系等の材料が代表的なものとして知られている。
これらの材料のうち、MnB1系材料で構成された光磁
気記録層は、キュリー点が高いので記録の際に比較的パ
ワーの大きなレーザが必要であり、かつ粒界ノイズが比
較的釜いためS/N比の高い再生が困難となる傾向にあ
る。また、ガーネット系材料で構成された光磁気記録層
は、光の透過率が大きいので大きなパワーのレーザーが
必要である。これらに比べて、希土類−遷移金属アモル
ファス系材料で構成された光磁気記録層は、キュリー点
が適度に低く且つ光の透過率も比較的小さいので、本発
明の光磁気記録媒体の記録層に使用するに特に好適な材
料である。そのような材料としては、例えば、DyFe
、 GdCo、TbFe、 GdTbFe、 TbFe
Co、 GdFeCo、GdTbFeCo、TbDyF
e、 DyFeCo、 GdDyFeCo、 TbDy
FeCo等の希土類−遷移金属非晶質合金を挙げること
ができる。
このような材料を用い、先に挙げたような好適範囲のキ
ュリー点、保磁力、膜厚を有するように構成することが
特に好ましい。
第1記録層は一つの磁性層により構成され、第2記録層
は、二つの磁性層により構成されるものであるが、後に
詳述する3値の良好な記録が行なえる磁気的作用を示し
得れば、磁性層以外の所望の層を更に含む記録層であっ
てもよい。
基体11は、使用するレーザー光を適度に透過する基体
であれば良く、本発明においてその材料や形状に特別な
限定はない。このようなものであれば、従来より光磁気
記録媒体の基体として使用されたものはいずれも使用可
能であり、例えば、ポリメチルメタクリレート、ポリカ
ーボネート等のプラスチック、あるいはガラス等を挙げ
ることができる。
下地層12は、例えば、基体11からの酸素や水分など
により記録層が劣化するのを防ぐために主として用いる
ことが望ましい。この下地層12は、例えば、窒化物、
炭化物、硫化物、酸化物などの誘電体から成る。また、
下地層42の膜厚な、記録または消去に使用するレーザ
ー光の波長に対して反射防止機能を示す厚さに設定する
ことが好ましい。この反射防止機能により、光磁気記録
層の温1 2 度を、記録、消去に極めて有効に上昇させることができ
る。
中間層17は、第1記録層と第2記録層の磁気的な結合
力をおさえる必要がある場合に設けることが望ましい。
この中間層17は、例えば誘電体材料で構成される。
保護層18は、第1記録層、第2記録層の酸化、腐食防
止等の必要がある場合に設けることが望ましい。この保
護層I8は、有機高分子膜、窒化物、炭化物、硫化物、
酸化物などからなる誘電体材料や金属材料で構成される
。また、この保護層18の代りに金属層を設けることも
本発明において望ましい一態様である。金属層を設けれ
ば、記録媒体の内周部にビットがつまってきた場合に、
熱を良好に拡散でき、ビットの形状を均一に安定して形
成できる等の利点が生じる。その金属層の材料としては
、Au、Ag、Ag、Cu等を挙げることができ、その
膜厚は200〜3000人が好ましい。
以上述べた各層(薄膜)を基体ll上に積層する方法と
しては、本発明において特に限定は無く、例えば、蒸着
法、CVD法、スパッタリング法、イオンブレーティン
グ法等の膜形成方法などが代表的な方法として挙げられ
る。
以上、第1図に示す好適な態様に基づき本発明の光磁気
記録媒体を詳細に説明したが、本発明においては、例え
ば、第2図に示すような、基体11上に、下地層12、
第2記録層2(第2磁性層14と第3磁性層15)、中
間層16、第1記録層1 (第1磁性層13)が順次積
層された構成を有する態様等も可能である。ただし、こ
の態様の場合には、膜厚の限定が必要となる。
次に、本発明の記録方法について、第3図を参照しつつ
説明する。
まず、本発明の光磁気記録媒体なT□1付近まで昇温し
て記録層面の垂直方向の初期化磁界H6の印加すること
によって、第1記録層および第2記録層の磁化を上向き
または下向きにする。この昇温に用いる加熱手段として
、赤外線ランプ、電磁波による加熱等を用いることも不
可能ではないが、TLZ付近まで該媒体が昇温するレー
ザーパワーPaを照射することにより行う事が、膜のみ
を昇温でき不必要な部分の昇温による弊害(貼り合わせ
用接着剤の溶融等)が避けられる点などから好ましい。
以下の説明においては、上向きに初期化した場合につい
て説明する。
なお、ここで垂直方向(上向き、下向き)とは、厳密な
垂直方向のみを意味するのではなく、光磁気記録媒体と
して記録再生が可能な程度のものを意味する。また、T
RIの「付近」という語も同様に、記録再生が可能な程
度の温度範囲を意味し、厳密なキュリー点のみではない
事を明示するだめの語である。なお、レーザービームの
径の中心付近の温度は相当高く、ビーム径内でも相当の
温度差が有るので、記録部分の昇温したスポット内でも
相当の温度差は有ると推定される。
次に第3図(a)に示すように、3段階[p+、P2.
P3.ただしO≦Ps <PI <P2 ]にパワーが
変化するレーザ光を情報記録信号に応じて基体11側か
ら照射し、それと同時に初期化磁界I]。の方向とは逆
方向のバイアス磁界Hnを印加する。
第3図(b)に示すように、レーザーパワーP。
が照射された部分は、第1記録層の磁化のみが下向きに
反転し、レーザパワーP2が照射された部分は第1およ
び第2記録層の磁化が共に反転し、レーザーパワーP3
が照射された部分は、第1記録層および第2記録層の磁
化はともに反転しない。
このような記録原理は公知であるので、その概要のみを
以下に簡単に述へる。交換結合した第2磁性層(低保磁
力、高キュリー点)と、第3磁性層(高保磁力、低キユ
リー点)は、室温ではその交換力により高保磁力の第3
磁性層により第2磁性層の磁化方向が保持されている。
ここにレーザーパワーが付与されると、低キユリー点の
第3磁性層の磁化が無くなると同時にその交換結合力も
無くなる。この時、第2磁性層はキュリー点が高いので
磁化は残っており且つ保磁力が小さいのでバイアス磁界
Hsの印加により、その方向の磁化は反転する。この後
、レーザーパワーの付与が5 6 なくなると、第3磁性層の磁化があられれるとともに、
交換結合により、先はど反転した第2磁性層の磁化方向
に第3磁性層の磁化がそろい、温度が下がって室温にな
ると初期の状態と同じように磁化方向が保持される。た
だし、その磁化方向は、初期の反転状態となっている。
このようにして記録した記録情報は、以下のようにして
再生することができる。記録後の光磁気記録媒体に、T
L2付近までは該媒体が昇温しない適当なレーザーパワ
ーを照射し、媒体から帰ってくる光(信号)を読み出す
。第3図(cl に示すように帰ってくる光は、磁化の
変化に応じて異なる。つまり、第1および第2記録層の
磁化が共に上向きの部分においては、カー回転角θえが
得られ、それが共に下向きの部分においては例えば−〇
、が得られる。また、第1記録層と第2記録層の磁化が
反対の部分においては、両層からのカー回転角が打消さ
れO近傍となり、θ8.0、θ3に対応した3値の信号
が得られる。言い換えるならば、本発明の光磁気記録媒
体は、このような特性が良好に得られるように、各記録
層の材料や膜厚を適宜選定すればよい。特に、P2対応
部において0になるように適宜選定することが非常に好
ましい。
本発明の記録方法において、P+〜P3やH8の値は、
上述したような第1磁性層と第2磁性層の磁化方向を利
用した3値の記録が可能となるように適宜選定すればよ
く、特に限定されるものではない。ただし、P、の範囲
は3mW〜7mWが望ましい。Pz7mW〜12mW程
度が望ましい。P3の範囲は1mW〜3mWが望ましい
。すなわち、記録されている情報がP3とHBで消去さ
れなければ、P3はゼロでなくともかまわない。HBの
範囲は500e”−10000eが望ましい。一般にカ
ー回転角θ、は温度依存性を有し、それ故に再生時の媒
体の温度上昇によりカー回転角は低下する傾向にある。
したがって記録層は、キュリー点が適度に高い媒体で構
成することが好ましい。すなわち、上記PI、P2の好
適範囲は、これが最適であるというものではなく、レー
ザの高出力化しても良好な再生が可能ならば、更に高い
パワーとすることが好ましい。
上述した本発明の記録方法は、P、〜P3、Ho、f(
a付与可能な装置により実施できる。
第4図は、そのような装置を例示する模式図である。こ
の装置は、パワーを変調可能な半導体レーザー3月を有
し、このレーザー3月から発せられるレーザー光は、レ
ーザビームを平行光にするコリメータレンズ302、レ
ーザー光を直線偏光にする偏光子303、レーザーから
の光を光学的磁気記録媒体306に導く偏光ビームスプ
リッタ304および光ビームを収束させる対物レンズ3
05を介し光磁気記録媒体306へ照射される。一方、
光磁気記録媒体306から反射された光は、対物レンズ
305、偏光ビームスプリッタ304および検光子30
7を介して検出器308へ送られ、復調回路309によ
り電気信号に変換される。また、この装置には、記録・
消去用バイアス磁界発生用コイル310、レーザー30
+のパワーを変調するレーザードライバー311および
上記各部の動作を制御するコントローラ312が設けら
れている。
[実施例] 以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
実施例1 第1図に例示したと同様の層構成の光磁気記録媒体をス
パッタリング法により以下のようにして作製した。プリ
グループ付ポリカーボネート基板(基体11)の上に、
膜厚1000人の5iJ4膜を下地層12として形成し
た。その上に、T 旧= 200’C1保磁力Hu+=
12にOe 、飽和磁化M s = 80emu/cm
3の膜厚120人のTbFeCo膜を第1磁性層13と
して形成した。その上に、膜厚1800人のSi:JL
膜を中間層16として形成した。その上に、T++2=
 4圓℃、M s = I00emu/cm3の膜厚4
00人のGdFeCo膜を第2磁性層J4として形成し
た。なお、この膜の保磁力はGdFeCo膜である故に
非常に小さいものである。
その」二に、T1.z= 150℃、HH2= II 
KOe、 M s80emu/am3の膜厚400人の
TbFeCo膜を第3磁性層15として形成した。その
上に、膜厚700大の】 9 0 Si3N<膜を保護層I7として形成した。
こうして作製した光磁気記録媒体を第4図に示した装置
を用い、レーザーパワーP+=5mW、P 2 = l
0mw、記録周波数=500 kllz 、バイアス磁
界H6=2000e、ディスク回転数= 1200rp
m (7)条件で3値の記録を行なった。
この記録を再生レーザーパワー]、5mWにより再生し
たところ、V+= + 180mV 、 V2= Om
V、 V3180mVが得られた。すなわち、それぞれ
°゛+1°“0” −じに対応する3値の記録および再
生が可能であった。
比較例1 第2記録層を、T= 150℃、H= l lにOe、
Ms= 80emu/cm3の膜厚800人のGdTb
FeCo膜の一層構成とし、それ以外は実施例1と同様
の光磁気記録媒体を作製した。
この媒体を使用し、実施例と同じ条件で記録、再生した
ところ、V+= +150mV 、V2= OmV、V
3=150mVが得られた。すなわち、本比較例におい
ては3値記録は可能であるが、その記録再生特性は実施
例1よりも劣っている。
実施例2 以下の材料に代えた以外は実施例1と同様にして光磁気
記録媒体を作製した。
下地層12= 5jJ4.1000人 第1磁性層+3= GdTbFeCo 、 120人(
T o + = 210℃、HH+ = 10 kOe
%Ms= 10100e/cm3)中間層16= 5j
3PL、80人 第21a性層+4= GdDyFeCo 、300人C
THz= 410℃、Ms= 90emu/cm3) 第3磁性層15− TbFeCo 、500人(T+、
z= 150℃、Hua=20 kOe、 Ms=70
emu/cm3)保護層17” 5j3N<、700Å 以上の媒体を用い、実施例1と同様にして3値の記録、
再生を行ったところ、実施例1と同様の良好な結果が得
られた。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、3値の光磁気記録
を行なうことができる。そして、その記録特性および再
生特性は共に良好である。また、3値記録なので記録密
度は非常に向上し、且つ従来の光磁気記録媒体と同様に
、良好な書き換えが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は本発明の光磁気記録媒体の層構成
の一例を示す模式的断面図、第3図は本発明の記録方法
における媒体の磁化状態を例示する模式図、第4図は本
発明の記録方法に使用可能な記録再生装置の構成例を示
す模式図、第5図は従来の光磁気記録媒体の層構成の一
例を示す模式的断面図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)垂直磁気異方性を有する第1磁性層から成る第1記
    録層と、垂直磁気異方性を有し且つ互いに交換結合した
    第2磁性層および第3磁性層から成る第2記録層とが積
    層され、該第1磁性層は高いキュリー点(T_H_1)
    を有し、該第2磁性層は高いキュリー点(T_H_2)
    および低い保磁力(H_L_2)を有し、該第3磁性層
    は該第2磁性層に比べて相対的に低いキュリー点(T_
    L_2)および高い保磁力(H_H_2)を有し、T_
    L_2<T_H_1である光磁気記録媒体。 2)請求項1記載の光磁気記録媒体をT_H_1付近ま
    で昇温して記録層面の垂直方向の初期化磁界H_0の印
    加し、その後該初期化磁界H_0の方向とは逆方向のバ
    イアス磁界H_Bを印加しつつ、(イ)T_L_2付近
    まで該媒体が昇温するレーザーパワーP_1を照射する
    事と、 (ロ)T_H_1付近まで該媒体が昇温するレーザーパ
    ワーP_2を照射する事と、 (ハ)T_L_2付近までは該媒体が昇温しないレーザ
    ーパワーP_3を照射する事またはレーザーパワーを照
    射しない事と、 を含む3値の記録方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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