JPH0535493B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔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
ことのできるキユリー点書込みタイプの光磁気記
録媒体、およびそれを使用した重ね書き可能な光
磁気記録方法に関する。 〔従来の技術〕 消去可能な光デイスクメモリとして光磁気デイ
スクが知られている。光磁気デイスクは、従来の
磁気ヘツドを使つ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）という欠点があつた。この欠点を補う為
に、記録再生用ヘツドと消去用ヘツドを別々に設
ける方法、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
録する方法などが提案されている。 〔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出
来ないなどの欠点を有する。 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９月17日に特願昭61−191202号で提案
した。 しかし、この方法は全く新しい記録方法である
が故に、この方法に関連して、いまだ多くの研究
課題が残つていた。すなわち、この記録にとつて
よりふさわしい記録媒体の探究等である。 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。 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記録方法を提供するだけで
なく、その重ね書き可能な記録方法によりふさわ
しい光磁気記録媒体を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的達成可能な本発明は、 高いキユリー点T_H1と低い保磁力H_L1を有する
第１磁性層と、この第１磁性層に比べて相対的に
低いキユリー点T_L2と高い保磁力H_H2を有する第
２磁性層と、この第２磁性層に比べて相対的に高
いキユリー点T_H3と低い保磁力H_L3を有する第３
磁性層とからなる三層構造の垂直磁化膜を少なく
とも基板上に有して成る光磁気記録媒体であつ
て、上記３つの磁性層が次の条件(イ)〜(ハ)、 (イ) 第１磁性層と第２磁性層の磁壁エネルギーを
σw₁₂、第２磁性層と第３磁性層の磁壁エネル
ギーをσw₂₃とし、第１磁性層、第２磁性層、
第３磁性層の膜厚を順にh₁，h₂，h₃とし、これ
らの層の飽和磁化の大きさを順にMs₁，Ms₂，
Ms₃とすると σw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1 σw₂₃／2Ms₃h₃＜H_L3 (ロ) 各磁性層共に希土類元素と遷移金属元素との
非晶質合金から成ること (ハ) 第１、２磁性層は補償組成よりも遷移金属元
素に富んだ組成であり且つ第３磁性層は補償組
成よりも希土類元素に富んだ組成であるか、あ
るいは、第１、２磁性層は補償組成よりも希土
類元素に富んだ組成であり且つ第３磁性層は補
償組成よりも遷移金属元素に富んだ組成である
こと を満たしている光磁気記録媒体と、これを使用し
て、次の二値の記録を行なうことを特徴とする記
録方法である。 (a) 該媒体に対して、記録用ヘツドと異なる場所
で、保磁力H_L3の第３磁性層を一方向に磁化さ
せるのに充分で保磁力H_H2の第２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
を加え、 (b) 次に、記録ヘツドにより、バイアス磁界を印
加すると同時に低いキユリー点T_L2付近まで該
媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照射す
ることにより、第３磁性層の磁化の向きを変え
ないまま第１磁性層と第２磁性層の磁化の向き
を第３磁性層に対して安定な向きにそろえる第
１種の予備記録か、バイアス磁界を印加すると
同時に高いキユリー点T_H3付近まで該媒体が昇
温するだけのレーザーパワーを照射することに
より、第３磁性層の磁化の向きを反転させて、
同時に第１磁性層と第２磁性層とを共に第３磁
性層に対して安定な向きに磁化する第２種の予
備記録かを、信号に応じて実施し、 (c) 次に、該媒体を運動させて、予備記録された
ビツトを前記磁界Ｂを通過させることにより、
第１種の予備記録により形成されたビツトにつ
いては、第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層
全て磁化の向きをそのまま変化させず、 第２種の予備記録により形成されたビツトにつ
いては、第３磁性層の磁化の向きを前記磁界Ｂと
同方向に反転させ、第１磁性層と第２磁性層の磁
化の向きはそのまま変化させないとする、二値の
記録。 以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。 第１図ａ，ｂは各々本発明に用いる光磁気記録
媒体の一実施例を示す模式断面図である。第１図
ａの光磁気記録媒体は、プリグルーブが設けられ
た透光性の基板Ｂ上に、第１の磁性層１と第２の
磁性層２と第３の磁性層３とが積層されたもので
ある。第１磁性層１は高いキユリー点T_H1と低い
保磁力H_L1を有し、第２磁性層２は低いキユリー
点T_L2と高い保磁力H_H2を有し、第３磁性層３は、
高いキユリー点T_H3と低い保磁力H_L3を有する。
ここで「高い」、「低い」とは第１・第３磁性層と
第２磁性層と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１のT_H1は150〜400
℃、H_L1は0.1〜1KOe、第２磁性層２のT_L2は70
〜200℃、H_H2は２〜10KOe、第３磁性層３のT_H3
は100〜250℃、H_L3は0.5〜4KOe程度の範囲内に
するとよい。 各磁性層の材料には、垂直磁気異方性を示し且
つ磁気光学効果を呈するGdCo、GdFe、TbFe、
DyFe、GdTbFe、TbDyFe、GdFeCo、
TbFeCo、GdTbCo等の希土類元素と遷移金属元
素との非晶質磁性合金が使用できる。 本発明の光磁気記録媒体の、隣接する磁性層は
交換力で結合しており第１磁性層１と第２磁性層
２は相対的に強く結合しており、第２磁性層２と
第３磁性層３は相対的に弱く結合している。 本発明の光磁気記録媒体では、第１磁性層１と
第２磁性層２の磁壁エネルギーをσw₁₂、第２磁
性層と第３磁性層の磁壁エネルギーをσw₂₃とし、
第１磁性層１、第２磁性層２、第３磁性層３の膜
厚を順にh₁，h₂，h₃とし、これらの層の飽和磁化
の大きさを順にMs₁，Ms₂，Ms₃とすると、上記
３つの磁性層が次の式を満たすように結合してい
る。 σw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1 σw₂₃／2Ms₃h₃＜H_L3 これは、最終的に記録によつて形成されるビツ
トの磁化状態（第２図ｆに示す状態）が安定に存
在出来る様にするためである（詳しい理由は後述
する。）。 上記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設
定すればよいのであるが、これは結局上述したよ
うに、第１磁性層と第２磁性層とを強く交換結合
させ、第２磁性層と第３磁性層とを弱く交換結合
させることに結びつく。 この点を考慮して研究した結果、実施例で示す
ように、磁性層間を強く結合させるためには共に
希土類元素に富んだ組成にするか共に遷移金属に
富んだ組成にすることが有利であり、また、磁性
層間を弱く結合させるためには一方の組成を補償
組成に対して希土類元素が富んだ組成にし、他方
の組成を遷移金属に富んだ組成にすることが有効
であることが明らかになつた。 本発明の光磁気記録媒体の他の例である第１図
ｂおいてはは、３つの磁性層１，２，３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４，５が設けられている。 なお、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、１
から５までの層を積層し、これを接着すれば表裏
で記録・再生が可能となる。 以下、第２図〜第４図を用いて本発明の記録の
過程を示す。記録前、磁性層１，２の磁化の向き
は、平行で安定状態であり、磁性層１，２と磁性
層３の磁化の向きとは反平行で安定状態である。 第３図の３５は、上述したような構成を有する
光磁気デイスクである。例えば、この磁性層のあ
る一部の磁化状態が初め第２図ａのようになつて
いたとする。 光磁気デイスク３５はスピンドルモータにより
回転して、磁界発生部３４を通過する。このと
き、磁界発生部３４の磁界の大きさを第２磁性層
２と第３磁性層３の保磁力の間の値に設定すると
（磁界の向きは本実施例では上向き）、第２図ｂに
示す様に第３磁性層３は一様な方向に磁化され、
一方、第２磁性層２の強化は初めのままである。
また、第２磁性層と強く結合している第１磁性層
１の磁化も初めのままである。 次に光磁気デイスク３５が回転して記録・再生
ヘツド３１を通過するときに、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、記録信号発生器３２からの信号に従つて、
そのどちらかのパワーでもつて、デイスク面に照
射する。第１種のレーザーパワーは該デイスクを
第２磁性層２のキユリー点付近まで昇温するだけ
のパワーであり、第２種のレーザーパワーは該デ
イスクを第３磁性層３のキユリー点付近まで昇温
可能なパワーである。即ち、両磁性層２，３の保
磁力と温度との関係の概略を示した第４図におい
て、第１種のレーザーパワーはT_L2付近、第２種
のレーザーパワーはT_H3付近までデイスクの温度
を上昇できる。 第１種のレーザーパワーにより第２磁性層２と
第３磁性層３とは、第２磁性層２のキユリー点付
近まで昇温するが、第３磁性層３はこの温度でビ
ツトが安定に存在する保磁力を有しているのでバ
イアス磁界を適正に設定しておくことにより、第
２図ｂに示すどちらかの磁化状態からも、第２図
ｃの様なビツトが形成される（第１種の予備記
録）。なお、第１磁性層１も、第２磁性層２との
交換結合により図のような磁化状態となるのであ
る。 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。 第１種の予備記録では第３磁性層３の磁化の向
きに対して安定な向きに（ここでは反対方向に）
第２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
パワーの予備記録では第３磁性層３の磁化反転を
補助する向き（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
す原理により第２種のレーザーパワーの予備記録
に必要な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言う適正な設
定である。 一方、第２種のレーザーパワーにより、第３磁
性層３のキユリー点近くまでデイスクを昇温させ
ると、上記のように設定されたバイアス磁界によ
り第３磁性層３の磁化の向きが反転する。続いて
第２磁性層２と第１磁性層１の磁化も第３磁性層
３に対して安定な向きに（ここでは反対方向に）
配列する。即ち、第２図ｂのどちらの磁化状態か
らも第２図ｄのようなビツトが形成される（第２
種の予備記録）。 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つ
て、光磁気デイスクの各箇所は第２図ｃかｄの状
態に予備記録されることになる。 次に光磁気デイスク３５を回転させ、予備記録
のビツト(c)、(d)が磁界発生部３４を再び通過する
と、磁界発生部３４の磁界は前述したように第２
磁性層２と第３磁性層３の保磁力の間に設定され
ているので、記録ビツト(c)は、変化が起こらずに
(e)の状態である（最終的な記録状態）。一方、記
録ビツト(d)は第３磁性層３が磁化反転を起こして
(f)の状態になる（もう一つの最終的な記録状態）。 (f)の記録ビツトの状態が安定に存在する為に
は、前記したように σw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1 σw₂₃／2Ms₃h₃＜H_L3 となつていることが必要である。これは次のよう
な理由による。 σw₁₂／2Ms₁h₁は第１磁性層に働く交換力の強
さを示す。つまりσw₁₂／2Ms₁h₁の大きさの磁界
で第１磁性層の磁化の向きを、第２磁性層の磁化
の向きに対して安定な方向へ（この場合は同じ方
向に）向けようとする。そこで第１磁性層の磁化
が常に第２磁性層の向きに対して安定な方向（こ
の場合は同じ方向に）に向いている為には、第１
磁性層の保磁力H_L1が、この交換力より小さけれ
ばよい。つまりσw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1であればよ
い。 またσw₂₃／2Ms₃h₃は第３磁性層に働く交換力
の強さを示す。つまりσw₂₃／2Ms₃h₃の大きさの
磁界で第３磁性層の磁化の向きを第２磁性層の磁
化の向きに対して安定な方向へ（この場合は同じ
方向へ）向けようとする。そこで第３磁性層がこ
の磁界に対して磁化が反転しない為には（第２図
ｆ）の記録ビツトが安定に存在する為には）、第
３磁性層の保磁力をH_L3としてσw₂₃／2Ms₃h₃＜
H_L3であればよい、 本発明の記録方法では、記録ビツトの状態(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。記録ビツト(e)と(f)
は、再生様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。再生信号の大きさ（変調度）は主として
第１磁性層の光磁気効果に依存する。このこと
と、本発明の記録方法において使用される３つの
磁性層を有する媒体の、再生光が入射する第１磁
性層１にはキユリー温度の高い材料（即ち、光磁
気効果の大きな材料）を使用できることとから、
本発明では再生信号の大きい（変調度の大きい）
記録が可能となる。 実施例 １ ４元のターゲツト源を備えたスパツタ装置内
に、プリグルーブ、プリフオーマツト信号の刻ま
れたポリカーボネート製のデイスク状基板を、タ
ーゲツトとの間の距離10cmの間隔にセツトし、回
転させた。 アルゴン中で、第１のターゲツトより、スパツ
タ速度100Å／min、スパツタ圧５×10^-3Torrで
ZnSを保護層として800Åの厚さに設けた。 次にアルゴン中で、第２のターゲツトよりスパ
ツタ速度100Å／min、スパツタ圧５×10^-3Torr
でGdFeCo合金をスパツタし、膜厚400Å、T_H1＝
約350℃のGd₂₀Fe₅₆Co₂₄の第１磁性層を形成し
た。この第１磁性層自身のH_L1は約500 Oe以下で
あり、副格子磁化は遷移金属の方が大きかつた。 次に同様な条件で、第３のターゲツトより
TbFe合金をスパツタし、膜厚200Å、T_L2＝約
140℃のTb₁₈Fe₈₂と第２磁性層を形成した。この
第２磁性層自身のH_H2は約10000 Oe以上であり、
副格子磁化は遷移金属の方が大きかつた。 次に同様な条件で第４のターゲツトより
GdTbFeCo合金をスパツタし、膜厚300Å、T_H3
二約210℃のGd₁₃Tb₁₃Fe_69.5Co_4.5の第３磁性層を
形成した。この第３磁性層自身のH_L3は約500〜
15000eであり、副格子磁化は希土類金属の方が大
きかつた。 次に同条件で第１のターゲツトより、ZnSをス
パツタし、保護層として2000Åの厚さのZnS層を
設けた。 次に膜形成を終えた上記の基板を、ホツトメル
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イスクを作成し
た。この光磁気デイスクを記録再生装置にセツト
し、2KOeの磁界発生部を、線速度約７ｍ／sec
で通過させつつ、約1μｍに集光した。830nｍの
波長のレーザービームを50％のデユーテイで2M
Hzで変調させながら、４ｍＷと８ｍＷの２値のレ
ーザーパワーで記録を行なつた。バイアス磁界は
150 Oeであつた。その後１ｍＷのレーザービー
ムを照射して再生を行なつたところ、２値の信号
の再生ができた。 次に、上記と同様の実験を、全面記録された後
の光磁気デイスクについて行なつた。この結果前
に記録された信号成分は検出されず、オーバーラ
イトが可能であることが確認された。 実施例２と比較例 実施例１の光磁気デイスクと、保護層、磁性層
各層の膜厚および保磁力の大きさに関しては代え
ることなく、３つの磁性層の組み合わせに関して
は、各磁性層の遷移金属元素と希土類元素の割合
を変化させることによつて、表１に示すように代
えて、光磁気デイスクのサンプルを作製した。 各サンプルについて外部磁場を印加しながら各
磁性層の磁化が反転するときの印加磁界を調べ記
録ビツト(e)、(f)の安定性を調べた。 次に実施例１と同様の方法で記録の実験を行な
い４ｍＷと８ｍＷの２値の記録の状態を評価し
た。結果を表１に示す。 記録ビツトの安定性に関しては、外部磁界のな
い状態で(e)と(f)の状態が安定に存在できる場合
は、表１に○、そうでない場合は×で表わした。 記録の状態の評価は、４ｍＷと８ｍＷの２値で
記録したときに再生信号の確認できないものは×
印、確認はできるが良好でないものは△印、Ｃ／
Ｎ約40dB以上の良好な再生信号の得られるもの
は○印で示した。 表１の結果からも明らかなように安定な記録ビ
ツトを得て良好な記録を行なうためには第１、第
２磁性層の組成が共に補償組成よりも遷移金属に
富んだ（副格子磁化が遷移金属の方が大きい）も
のか、あるいは共に希土類元素に富んだ（副複格
子磁化が希土類元素の方が大きい）ものであり、
第３磁性層の組成が第１、２磁性に対して副格子
磁化の大きい元素が反対になつているもの（実施
例１、２）に限られていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、所定の要件を満た
す三層構造の垂直磁化膜を有する光磁気記録媒体
を用い、記録時に、記録ヘツドと別位置に磁界発
生部を設け、２値レーザーパワーで記録すること
により、良好な重ね書き（オーバーライト）が可
能になつた。 また、本発明の記録法で用いる記録媒体の、主
に再生に利用される磁性層は、光磁気効果の大き
い材料から選び得るので、結果として本発明によ
り記録されたビツトは再生信号が大きいという利
点がある。。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは各々本発明で使用する光磁気媒
体の一例構成を示す図、第２図は、本発明の記録
法を実施中の、磁性層１，２，３の磁化の向きを
示す図、第３図は、記録・再生装置の概念図、第
４図は両磁性層２と第３磁性層３の保磁力と温度
との関係を示す概略図である。 Ｂ：プリグルーブ付の透光性基板、１，２，
３：磁性層、４，５：保護層、６：接着層、７：
貼り合わせ用基板、３１：記録・再生用ヘツド、
３２：記録信号発生器、３３：記録信号再生器、
３４：磁界発生部、３５：光磁気デイスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高いキユリー点T_H1と低い保磁力H_L1を有す
   る第１磁性層と、この第１磁性層に比べて相対的
   に低いキユリー点T_L2と高い保磁力H_H2を有する
   第２磁性層と、この第２磁性層に比べて相対的に
   高いキユリー点T_H3と低い保磁力H_L3を有する第
   ３磁性層とからなる三層構造の垂直磁化膜を少な
   くとも基板上に有して成る光磁気記録媒体であつ
   て、上記３つの磁性層が次の条件(イ)〜(ハ)を満たし
   ていることを特徴とする光磁気記録媒体。 (イ) 第１磁性層と第２磁性層の磁壁エネルギーを
   σw₁₂、第２磁性層と第３磁性層の磁壁エネル
   ギーをσw₂₃とし、第１磁性層、第２磁性層、
   第３磁性層の膜厚を順にh₁，h₂，h₃とし、これ
   らの層の飽和磁化の大きさを順にMs₁，Ms₂，
   Ms₃とすると σw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1 σw₂₃／2Ms₃h₃＜H_L3 (ロ) 各磁性層共に希土類元素と遷移金属元素との
   非晶質合金から成ること (ハ) 第１、第２磁性層は補償組成よりも遷移金属
   元素に富んだ組成であり且つ第３磁性層は補償
   組成よりも希土類元素に富んだ組成であるか、
   あるいは、第１、２磁性層は補償組成よりも希
   土類元素に富んだ組成であり且つ第３磁性層は
   補償組成よりも遷移金属元素に富んだ組成であ
   ること。 ２ 高いキユリー点T_H1と低い保磁力H_L1を有す
   る第１磁性層と、この第１磁性層に比べて相対的
   に低いキユリー点T_L2と高い保磁力H_H2を有する
   第２磁性層と、この第２磁性層に比べて相対的に
   高いキユリー点T_H3と低い保磁力H_L3を有する第
   ３磁性層とからなる三層構造の垂直磁化膜を少な
   くとも基板上に有して成る光磁気記録媒体であつ
   て、上記３つの磁性層が次の条件(イ)〜(ハ)、すなわ
   ち、 (イ) 第１磁性層と第２磁性層の磁壁エネルギーを
   σw₁₂、第２磁性層と第３磁性層の磁壁エネル
   ギーをσw₂₃とし、第１磁性層、第２磁性層、
   第３磁性層の膜厚を順にh₁，h₂，h₃とし、これ
   らの層の飽和磁化の大きさを順にMs₁，Ms₂，
   Ms₃とすると σw₁₂／2Ms₁h₁＞H_L1 σw₂₃／2Ms₃h₃〈H_L3 (ロ) 各磁性層共に希土類元素と遷移金属元素との
   非晶質合金から成ること (ハ) 第１、２磁性層は補償組成よりも遷移金属元
   素に富んだ組成であり且つ３磁性層は補償組成
   よりも希土類元素に富んだ組成であるか、ある
   いは、第１、第２磁性層は補償組成よりも希土
   類元素に富んだ組成であり且つ第３磁性層は補
   償組成よりも遷移金属元素に富んだ組成である
   こと を満たしている光磁気記録媒体を使用して、次の
   二値の記録を行なうことを特徴とする記録方法。 (a) 該媒体に対して、記録用ヘツドと異なる場所
   で、保磁力H_L3の第３磁性層を一方向に磁化さ
   せるのに充分で保磁力H_H2の第２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
   を加え、 (b) 次に、記録ヘツドにより、バイアス磁界を印
   加すると同時に低いキユリー点T_L2付近まで該
   媒体が昇温するだけのレーザーパワーを照射す
   ることにより、第３磁性層の磁化の向きを変え
   ないまま第１磁性層と第２磁性層の磁化の向き
   を第３磁性層に対して安定な向きにそろえる第
   １種の予備記録か、バイアス磁界を印加すると
   同時に高いキユリー点T_H3付近まで該媒体が昇
   温するだけのレーザーパワーを照射することに
   より、第３磁性層の磁化の向きを反転させて、
   同時に第１磁性層と第２磁性層とを共に第３磁
   性層に対して安定な向きに磁化する第２種の予
   備記録かを、信号に応じて実施し、 (c) 次に、該媒体を運動させて、予備記録された
   ビツトを前記磁界Ｂを通過させることにより、
   第１種の予備記録により形成されたビツトにつ
   いては、第１磁性層、第２磁性層、第３磁性層
   全て磁化の向きをそのまま変化させず、 第２種の予備記録により形成されたビツトにつ
   いては、第３磁性層の磁化の向きを前記磁界Ｂと
   同方向に反転させ、第１磁性層と第２磁性層の磁
   化の向きはそのまま変化させないとする、二値の
   記録。