JPH06131722A - 光磁気記録媒体およびその記録方法 - Google Patents

光磁気記録媒体およびその記録方法

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JPH06131722A
JPH06131722A JP4279048A JP27904892A JPH06131722A JP H06131722 A JPH06131722 A JP H06131722A JP 4279048 A JP4279048 A JP 4279048A JP 27904892 A JP27904892 A JP 27904892A JP H06131722 A JPH06131722 A JP H06131722A
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temperature
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magneto
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optical recording
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高記録密度で安定してオーバーライトを行なう
ことができかつ良好な再生信号を得られる光磁気記録媒
体と、その記録方法を提供する。 【構成】周囲温度をＴRTとし、ＴRT＜Ｔ3＜Ｔ1＜Ｔ2と
したとき、磁性層１と磁性層３が交換結合し、ＴRT
では磁性層３は所定の磁化状態に配向しかつ磁性層１は
独立に任意の磁化状態に配向し、昇温過程において温
度がＴ1以上になったときに、磁性層１が交換力による
結合が安定な状態に配向し、昇温過程において温度が
Ｔ2以上になったときに、磁性層３の磁化状態が反転
し、冷却過程において温度がＴ3以下になったとき
に、磁性層３が昇温前の最初の磁化状態に配向し、磁性
層１は直前の磁化状態を保持する、を全て満たす光磁気
記録媒体。記録時には、Ｔ2以上に加熱した領域の少な
くとも一部をＴ3以下に冷却しそののちＴ1以上に加熱す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光磁気記録媒体および
その記録方法に関し、特に、光ビームを変調することに
よってオーバーライト（重ね書き記録）が可能な光磁気
記録媒体とその記録方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光磁気記録媒体に対しオーバーライトを
行なうための技術として、磁界変調方法や、交換結合積
層膜を用いた光変調方法が従来から知られている。光変
調方法は、磁界変調方法に比べ、変調速度を高くできか
つ両面媒体を使用できる点などで有利である。また、光
磁気記録媒体（光磁気ディスク）に対して高記録密度で
記録を行なうための方法として、媒体上に書き込んだマ
ークの両端に情報を持たせる方法、いわゆるマークエッ
ジ記録方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】光変調方法でマークエ
ッジ記録を行なう場合、記録時の蓄熱や熱拡散の影響に
よって、形成されるマークのエッジの位置が変動し、検
出時（再生時）にエッジ信号のジッタが増大するという
問題点がある。光変調方法で形成されるマークの大きさ
は記録に用いる光ビームのスポット径に依存しており、
光ビームの回折限界程度の大きさより小さいマークを形
成するためには、集光された光ビームの照射によって生
じるガウス分布曲線型の温度分布の先端部分（温度に関
してピーク部分）のみを使わなければならず、このため
マークの大きさが不安定になりやすいという問題点があ
る。
【０００４】また、光ビームのスポット形状はほぼ円形
のため、トラック幅に対して相対的に短いピッチのマー
クを形成するとトラック幅方向のマークサイズも小さく
なる。ここで再生に用いる光のスポット径がトラック幅
程度であるとすると、このようなマークからの再生信号
は、同一ピッチでトラック幅いっぱいに形成されたマー
クに比べて振幅が小さくなり、直流オフセットが大きく
なってしまうという問題点がある。
【０００５】本発明の目的は、高記録密度で安定してオ
ーバーライトを行なうことができかつ良好な再生信号を
得られる光磁気記録媒体と、その記録方法を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の光磁気記録媒体
は、少なくとも第１および第２の磁性層が積層された光
磁気記録媒体において、次の５条件、前記第１および第
２の磁性層が相互に交換結合している、周囲温度にお
いて、前記第２の磁性層は所定の磁化状態に配向し、か
つ前記第１の磁性層は前記第２の磁性層とは独立に任意
の磁化状態に配向している、前記光磁気記録媒体の昇
温過程において、温度が前記周囲温度より高い第１の温
度Ｔ1以上になったときに、前記第１の磁性層が前記第
２の磁性層との交換力による結合が安定な状態に配向す
る、前記光磁気記録媒体の昇温過程において、温度が
前記第１の温度Ｔ1より高い第２の温度Ｔ2以上になった
ときに、前記第２の磁性層が前記所定の磁化状態とは異
なる磁化状態に配向する、前記光磁気記録媒体の冷却
過程において、温度が周囲温度より高く前記第１の温度
Ｔ1より低い第３の温度Ｔ3以下になったときに、前記第
２の磁性層が前記所定の磁化状態に配向し、前記第１の
磁性層は前記第２の磁性層とは独立に直前の磁化状態を
保持する、を全て満たす。
【０００７】本発明の光磁気記録媒体の記録方法は、光
磁気記録媒体を移動させながら記録すべきデータ信号に
応じて変調が施された光ビームを照射し光磁気記録媒体
を局部的に加熱および冷却させることによって記録を行
なう光磁気記録媒体の記録方法において、本発明の光磁
気記録媒体を使用し、一連の記録動作中に、前記光磁気
記録媒体の所定の記録領域を前記データ信号に応じて第
２の温度Ｔ2以上の温度に加熱し、前記第２の温度Ｔ2以
上の温度に加熱された領域の少なくとも一部をいったん
第３の温度Ｔ3以下の温度にまで降温させたのち第１の
温度Ｔ1以上の温度にまで加熱する。
【０００８】
【作用】本発明の光磁気記録媒体では、第２の磁性層の
磁化状態は周囲温度では常に所定の磁化状態を保ってい
る。そして、第１の磁性層の磁化状態が交換力による結
合により第２の磁性層に対して安定な配向のものである
かどうかによって、２値の記録が行なわれる。すなわち
周囲温度から第１の温度Ｔ1を越える程度にまで加熱す
ることにより、第１の磁性層の磁化状態が第２の磁性層
に対して安定な配向となり、ここから周囲温度まで冷却
すればこれら第１および第２の磁性層の磁化状態は保た
れ、第１の磁性層が第２の磁性層に対して安定な状態に
配向した２値記録の一方の記録状態となる。
【０００９】また、周囲温度から第２の温度Ｔ2を越す
程度にまで加熱することにより、第２の磁性層は周囲温
度のときとは異なる磁化状態となり、これにともなって
第１の磁性層の磁化状態も（第２の磁性層に対して安定
な配向を保ったまま）変化する。ここから周囲温度まで
冷却させると、第３の温度Ｔ3を通過したときに、第１
の磁性層の磁化状態は変化しないまま、第２の磁性層の
磁化状態は周囲温度での磁化状態に変化し、第１の磁性
層が第２の磁性層に対して不安定な状態に配向した２値
記録の他方の記録状態となる。
【００１０】ここで、この光磁気記録媒体を移動させな
がら記録を行なった場合の動作を考える。上述のよう
に、第２の温度Ｔ2以上の温度にまで加熱昇温された領
域には、周囲の磁化状態とは異なる磁化状態の記録マー
クが形成される。このマークが形成された部分を加熱さ
れた状態から第３の温度Ｔ3以下の温度にまで冷却させ
ると、第２の磁性層は所定の磁化状態に初期化される
が、第１の磁性層の磁化状態はそのままであり、マーク
は保持されている（記録動作）。こののち再び加熱する
と、第２の磁性層が初期化された領域のうち第１の温度
Ｔ1以上の温度となった領域では、第１の磁性層も初期
化（第２の磁性層に対して安定な配向）されるので、形
成されたマークが消去されることになる（消去動作）。
媒体が移動しているので、形成されたマーク全体が消去
されるのではなく、形成されたマークのうち移動方向に
対して後方の部分のみが消去される。したがって、トラ
ック幅方向のマークサイズを変えずに、トラック幅に対
して相対的に短いピッチのマークを安定して形成するこ
とが可能となる。
【００１１】また、マークの形成後、いったん第３の温
度Ｔ3以下にまで冷却するので、次のマークを記録する
ときに熱拡散の影響が低下し、新たに形成されるマーク
のエッジ位置の記録パターンによる変動が低減し、信号
再生時にエッジ信号のジッタが抑制される。
【００１２】本発明の光磁気記録媒体では、上述した記
録方法による記録をより一層安定して行なうために、第
１の温度Ｔ1と第３の温度Ｔ3との差が８０℃以下である
ことが好ましく、４０℃以下であることがより好まし
く、２０℃以下であることがさらにより好ましい。
【００１３】また、第２の磁性層に隣接して第３および
第４の磁性層を順次積層し、この第４の磁性層は記録時
の昇温冷却の全過程において所定の磁化状態を保持する
ことが可能なものとし、第３の磁性層のキュリー温度が
第１の磁性層のキュリー温度よりも高いようにしてもよ
い。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を適用した具体的な実施例につ
いて図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施例の光磁気記録媒体の構成を示す模式断面図であ
る。この光磁気記録媒体は、ポリカーボネートやガラス
などからなる透明基板２１の上に、誘電体層２２を介し
て、複数枚の磁性層２３を順次積層し、最後に保護膜と
して再び誘電体層２４を積層した構成である。誘電体層
２２,２４としては、例えばＳｉ3Ｎ4,ＡｌＮ,ＳｉＯ2,
ＳｉＯ,ＺｎＳ,ＭｇＦ2などの透明誘電材料が使用可能
である。各誘電体層２２,２４や各磁性層２３は、例え
ばマグネトロンスパッタ装置による連続スパッタリン
グ、あるいは連続蒸着などによって被着形成する。特に
各磁性層２３は、真空を破ることなく連続成膜されるこ
とで、互いに交換結合をするようになる。
【００１５】この光磁気記録媒体において、各磁性層２
３は、種々の磁性材料によって構成することが考えら
れ、例えば、Ｐｒ,Ｎｄ,Ｓｍ,Ｇｄ,Ｔｂ,Ｄｙ,Ｈｏなど
の希土類元素の１種類あるいは２種類以上を１０〜４０
原子％と、Ｆｅ,Ｃｏ,Ｎｉなどの鉄族元素の１種類ある
いは２種類以上を９０〜６０原子％とで構成される希土
類−鉄族非晶質合金によって構成し得る。また耐食性向
上などの目的のために、これにＣｒ,Ｍｎ,Ｃｕ,Ｔｉ,Ａ
ｌ,Ｓｉ,Ｐｔ,Ｉｎなどの元素を少量添加してもよい。
【００１６】希土類−鉄族非晶質合金によって構成した
場合、各磁性層２３の飽和磁化は、希土類元素と鉄族元
素との組成比により制御することが可能である。また、
キュリー温度も組成比により制御することが可能である
が、飽和磁化と独立にキュリー温度を制御するために
は、鉄族元素としてＦｅの一部をＣｏで置き換えた材料
を用い、置換量を制御する方法がより好ましく利用でき
る。すなわちＦｅのｌ原子％をＣｏで置換することによ
り、６℃程度のキュリー温度の上昇が見込めるので、こ
の関係を用いて所望のキュリー温度となるようにＣｏの
添加量を調整する。また、Ｃｒ,Ｔｉなどの非磁性元素
を微量添加することにより、逆にキュリー温度を低下さ
せることも可能である。あるいはまた、二種類以上の希
土類元素を用いてそれらの組成比を調整することでもキ
ュリー温度を制御できる。
【００１７】ここで磁性層２３についてさらに詳しく説
明する。磁性層２３のうちの２つは、第１の磁性層と第
２の磁性層である。そしてこれら第１および第２の磁性
層について、以下の５条件が全て成立している。 第１および第２の磁性層が相互に交換結合している。 周囲温度において、第２の磁性層は所定の磁化状態に
配向し、かつ第１の磁性層は第２の磁性層とは独立に任
意の磁化状態に配向している。 昇温過程において、周囲温度より高い第１の温度Ｔ1
以上になったときに第１の磁性層が第２の磁性層との交
換力による結合が安定な状態に配向する。 昇温過程において、第１の温度Ｔ1より高い第２の温
度Ｔ2以上になったときに第２の磁性層が所定の磁化状
態とは異なる磁化状態に配向する。 冷却過程において、周囲温度より高く第１の温度Ｔ1
より低い第３の温度Ｔ3以下になったときに、第２の磁
性層が前記所定の磁化状態に配向し、第１の磁性層は第
２の磁性層とは独立に直前の磁化状態を保持する。
【００１８】次に本実施例の光磁気記録媒体への記録の
ために用いる光磁気記録再生装置について説明する。本
実施例では、光磁気記録媒体に対して多値の記録パワー
を用いて記録を行なう場合があるので、レーザー駆動回
路として図２に示すようなものを用いた。このレーザー
駆動回路は、レーザーダイオード３４を駆動するため
に、並列に設けられた複数の定電流源３２を使用してい
る。これら定電流源３２は、一端が定電圧電源３１に共
通に接続され、他端は定電流源３２ごとに設けられたス
イッチ素子３３を介してレーザーダイオード３４に共通
接続されている。なお、複数の定電流源３２のうち１個
だけは、スイッチ素子を介さずに直接レーザーダイオー
ド３４への接続点に接続されている。各スイッチ素子３
３は、それぞれ高速で電流の開閉を行なうことができる
ものであって、制御回路３５によってそれぞれ制御され
ている。制御回路３５には、記録すべきデータ信号と基
準クロック（チャネルクロック）とが入力している。こ
のようなレーザー駆動回路を使用することにより、記録
信号に応じて、多値の出力レベルのレーザー光を任意の
タイミングで出力させることが可能である。光磁気記録
再生装置のその他の部分の構成は、従来の光磁気記録再
生装置と同様である。なお本発明の記録方法は、光変調
によるオーバーライトが可能なのものなので、記録時に
光磁気記録媒体に印加する磁場を発生させる記録バイア
ス磁界発生手段としては、固定された永久磁石を用いる
ことが可能である。また場合によっては、光磁気記録媒
体自身の浮遊磁界や、アクチュエーターからの漏れ磁界
などを利用することが可能であって、このような場合に
は記録バイアス磁界発生手段を省略することが可能であ
る。
【００１９】次に、本発明に基づく光磁気記録媒体を実
際に作製し、これに本発明の記録方法にしたがって記録
を行なった結果について説明する。
【００２０】（実施例１）ピッチ１.６μｍ、ランド幅
１.０μｍの、スパイラル状のトラックが形成された直
径８６ｍｍのディスク状基板の上に、スパッタリング法
により膜厚８０ｎｍの窒化ケイ素からなる層（誘電体
層）を形成した。この誘電体層の上に、表１に示すよう
に、磁性層１〜磁性層５からなる５層構成の磁性多層膜
を、真空を破ることなく順次積層した。引き続き、膜厚
６０ｎｍの窒化ケイ素からなる誘電体層を形成して、光
変調オーバーライト可能な光磁気記録媒体（光磁気ディ
スク）を作製した。そののちこの光磁気磁気記録媒体の
全面にわたって１５ｋＯｅ程度の磁界を印加し、３番目
の磁性層３と５番目の磁性層５の磁化の向きを膜面に垂
直な上向きの方向に着磁した。この光磁気記録媒体で
は、磁性層１が第１の磁性層に、磁性層３が第２の磁性
層に対応する。この光磁気記録媒体の各磁性層の磁気特
性の温度依存性が図３に示されている。
【００２１】
【表１】 この光磁気ディスクを上述の光磁気記録再生装置に装着
し、３０Ｈｚの一定周期で回転させ、３００Ｏｅの下向
きの記録バイアス磁界Ｈｂを印加しながら、半径２４ｍ
ｍの位置に、後述するように変調したレーザー光を照射
して記録を行なった。レーザー波長は７８０ｎｍ、対物
レンズ開口比ＮＡは０.５５である。
【００２２】このとき、磁性層１および磁性層３に着目
すると、図３の特性図から以下に述べるように、この光
磁気ディスクは本発明の記録方法を適用するための媒体
条件を満たしている。ただし以下の説明において、ｉ番
目の磁性層ｉの飽和磁化をＭｓi、保磁力をＨｃi、膜厚
をｈiとし、ｉ番目の磁性層ｉとｊ番目の磁性層ｊとの
間の界面磁壁エネルギー密度をσwijとする。また、式
中の複号は同順であるとする。
【００２３】 磁性層１および磁性層３は、交換結合
をして積層されている。
【００２４】 周囲温度（例えば室温）において、磁
性層３は、
【００２５】
【数１】 より、所定の上向きの磁化状態（鉄族元素副格子磁化優
勢なので鉄族の磁化モーメントが上向き）に配向してお
り、磁性層１は、
【００２６】
【数２】 より、磁性層３とは独立に任意の磁化状態に配向してい
る。
【００２７】 昇温過程において、媒体温度が磁性層
１のキュリー温度近傍の第１の温度Ｔ1（およそ１８０
℃）になると、
【００２８】
【数３】 は維持されるので、磁性層１は、磁性層３の磁化状態に
よって、交換力による結合が安定な状態に配向する。
【００２９】 昇温過程において、媒体温度が磁性層
３のキュリー温度近傍の第２の温度Ｔ2（およそ２５０
℃）になると、
【００３０】
【数４】 が成り立つので、磁性層３は、記録バイアス磁界Ｈｂに
よって反転して磁化が下向きとなり、前記所定の磁化状
態（周囲温度での磁化状態）とは異なる磁化状態に配向
する。
【００３１】 Ｔ2以上の温度に加熱した後の冷却過
程において、媒体温度が磁性層４のキュリー温度程度以
下の第３の温度Ｔ3（およそ１００℃）になると、磁性
層３と磁性層５の間の界面磁壁エネルギーσw35が増大
して
【００３２】
【数５】 は、この間の全ての温度範囲で維持されるので、磁性層
３は再反転して磁化が上向きになる。このとき、
【００３３】
【数６】 が成り立っているので、磁性層１は、磁性層３とは独立
に直前の磁化状態を保持する。
【００３４】Ｔ2まで加熱せずに冷却した場合は、
【００３５】
【数７】 が成り立っているので、磁性層３の磁化状態は変化せず
上向きのままである。したがっていずれの場合でも、磁
性層３はＴ3以下では前記所定の磁化状態（昇温前の最
初の磁化状態）に配向する。
【００３６】このように、この光磁気記録媒体は、本発
明の媒体条件を満たしている。ただしここでは、磁性層
２および磁性層４の保磁力エネルギーならびにゼーマン
エネルギーは、磁化の挙動に及ぼす影響が小さいため無
視した。また、ブロッホ磁壁エネルギーや反磁界エネル
ギーなども同様の理由で無視した。また、ここで説明し
た各磁性層の磁化状態の配向の温度による変化は、図４
に模式的に示されている。
【００３７】なお、磁性層２および磁性層４は、それぞ
れσw13およびσw35の大きさならびに温度依存性を図３
に示したような所望の特性とするために、介在させる磁
性層である。そのために、磁性層２としてはキュリー温
度がＴc1（Ｔc1は磁性層１のキュリー温度）程度以上で
あり、磁壁エネルギーのなるべく小さな材料を選び、磁
性層４としては、キュリー温度がＴc1程度以下であり、
磁壁エネルギーのなるべく大きな材料を選ぶことが望ま
しい。
【００３８】次に、この光磁気記録媒体への情報の記録
について、説明する。
【００３９】記録すべき情報に応じて光磁気記録媒体に
照射するレーザービームのパワーを変調するが、この実
施例１では、データ信号に応じて図５(a)に示す３レベ
ルの変調レーザー信号を使用した。すなわち、記録すべ
きデータ信号に応じて長さの変化するレーザーパワーＰ
1の部分と、Ｐ1の部分に引続きデータ信号に応じて長さ
の変化するレーザーパワーＰ2の部分と、Ｐ2部分に引続
き長さが一定であるＰ 3の部分からなる信号である。Ｐ3
の部分のあとには、次のデータ信号のためのレーザーパ
ワーＰ1の部分が連続する。ここでＰ3＜Ｐ1＜Ｐ2であ
る。これら３レベルのレーザーパワーＰ1〜Ｐ3によって
照射された場所は、それぞれ図５(b)に示す温度分布ｔ1
〜ｔ3を示すようになる。例えばレーザーパワーＰ2で照
射された場所は、ガウシアン型の温度分布を示し、その
中心部は第２の温度Ｔ2を上回るようになる。
【００４０】光磁気記録媒体を移動させながら、図６の
(A)のようにパワーが変化するレーザー信号を照射する
と、これに対応して光磁気記録媒体が局部的に図６の
(B)に示されるように加熱昇温される。実線で囲まれた
領域が温度Ｔ2以上に加熱され、ここに反転磁区の形成
される。また、点線で囲まれた領域が、引き続いてＴ3
以下にまで放熱冷却して磁性層３が初期化された後、Ｔ
1以上Ｔ2以下に加熱昇温され、反転磁区の一部が再反転
して消去される領域である。したがって、レーザービー
ムと光磁気記録媒体の相対的な移動方向を考慮すると、
図６の(B)において斜線で示す部分に初期状態と異なる
磁区が形成されることになる。すなわち、トラック幅よ
り小さいピッチで記録マークを形成できたことになる。
【００４１】（実施例２）実施例１の光磁気記録媒体を
使用し、照射するレーザービームの変調パターンを変え
たほかは実施例１と同様にして、記録を行なった。図７
は実施例２でのレーザーパワーと温度分布との関係を示
す図であるが、この実施例では３レベルのレーザーパワ
ーのうちＰ1を実施例１のものより高くした。その結
果、レーザーパワーＰ1に対応する温度分布ｔ1におい
て、中心部の温度がＴ2を少し上回るようになる。そし
てデータ信号に応じて図８の(A)に示すようにパワーが
変化するレーザービームを照射すると、図８の(B)で実
線で囲まれた部分が温度Ｔ2以上に昇温することにな
る。また、点線で囲まれた領域が、Ｔ3以下に冷却され
たのちＴ1以上に昇温する範囲である。この図８の(B)で
は、複数の実線あるいは点線が示されているが、それぞ
れＰ1あるいはＰ2となる各パルスに対応している。この
場合、図８の(B)に示すように、パワーレベルＰ1に対応
する温度Ｔ1以上の領域について、その中心部の温度
は、Ｔ2以上に達している。したがって、パワーレベル
Ｐ2での照射でＴ2以上に達した領域に形成されたマーク
の後部を含む領域を、後続のＰ1での照射でＴ1以上に昇
温させて消去した時、その中心部に新しいマークが形成
される。しかし、このマークは、さらに後続のＰ1もし
くはＰ2の照射で完全に消去される。その結果、最終的
に形成されるマークの分布は、斜線で示されるようなも
のとなる。このような方法を用いると、温度Ｔ2を比較
的低く設定できるので、記録感度を向上させることがで
きる。
【００４２】（実施例３）実施例１,２では、３レベル
のレーザーパワーを用いて記録を行なったが、この実施
例は、４レベルのレーザーパワーＰ11〜Ｐ14を用いて記
録を行なおうとするものである。ここでＰ14＜Ｐ13＜Ｐ
12＜Ｐ11となっているが、Ｐ11とＰ12の差はあまり大き
くない。これらレーザーパワーＰ11〜Ｐ14に対応してそ
れぞれ生ずる温度分布ｔ11〜ｔ14が、図９に示されてい
る。一番小さいパワーレベルＰ14になったあとは必ず１
番大きいパワーレベルＰ11となり、そのあとにパワーレ
ベルＰ12,Ｐ13が後続するようにしてあるので、パワー
レベルＰ11,Ｐ12に対応する温度分布ｔ11,ｔ12はほぼ同
じものとなって、温度Ｔ2を越える分布となる。これに
対し、Ｐ13に対応する温度分布ｔ13は、Ｔ3を越えてＴ1
に達しないものであり、Ｐ14に対応する温度分布は、Ｔ
3を越えないものとなっている。
【００４３】このようなレーザーパルスを用い、その他
のことは実施例１と同様にして、実施例１の光磁気記録
媒体に対して記録を行なった。図１０の(A)に示すよう
なデータ信号に対し、図１０の(B)に示すようなレーザ
ー信号を光磁気記録媒体に照射した。この場合、パワー
レベルＰ13とＰ14のいずれかを選択することによってレ
ーザーパルス照射後に温度Ｔ3以下にまで冷却するかど
うかを制御できるので、ある一つのパルスによって形成
されたマークを、次のパルスによる昇温で消去するか否
かを選択できることになる。したがって、図１０の(C)
に斜線で示すようなマークが形成されることになる。
【００４４】このように記録を行なえば、記録パターン
によらず、常に一定の温度状態でマークを形成できるの
で、熱干渉の影響の記録パターン依存性が全くなく、ジ
ッターが大幅に低減する。
【００４５】（実施例４）実施例１で用いた光磁気記録
媒体と同様の製造工程で、表２に示す４種類の磁性層を
順次積層した後、膜厚１０ｎｍの窒化ケイ素の層を誘電
体層として形成し、さらに引き続き膜厚４０ｎｍのアル
ミニウム層を形成して、光変調オーバーライト可能な光
磁気記録媒体（光磁気ディスク）を作製した。そののち
この光磁気記録媒体の全面にわたって１５ｋＯｅ程度の
磁界を印加して、磁性層３および磁性層５の磁化の向き
を膜面垂直な上向きの方向に着磁した。なお表２中で磁
性層２の膜厚ｈ2が０であるのは、この磁性層２が設け
られていないことに対応する。したがって、磁性層１と
磁性層３とは直接接していることになる。
【００４６】
【表２】 この光磁気記録媒体を上述の光磁気記録再生装置に装着
して６０Ｈｚの一定周期で回転させ、３００Ｏｅの上向
きの記録バイアス磁界Ｈｂを印加しながら、半径４０ｍ
ｍの位置に、後述するように変調したレーザー光を照射
して記録を行なった。測定に用いた光学系は実施例１と
同様である。
【００４７】この光磁気記録媒体は、高速記録に対応さ
せるために、熱伝導率の大きな金属層（ここではアルミ
ニウム層）を付加して、熱応答性を高めたものである。
また磁性層４のキュリー温度を、磁性層１のキュリー温
度よりも高く設定したことにより、第１の温度Ｔ1が１
５０〜１６０℃程度なのに対して、第３の温度Ｔ3が１
４０〜１５０℃程度と、両者が近接した値になってい
る。このため、周囲温度よりも充分に高い温度で初期化
でき、初期化のための冷却時間が短くて済む。
【００４８】また、磁性層３および磁性層５は、周囲温
度において希土類元素副格子磁化優勢で、補償温度を有
する組成にした。このため磁性層３および磁性層５の着
磁方向と記録時に印加される記録バイアス磁界Ｈｂの方
向とは、同一方向となるようにされる。なお、実施例１
においては界面磁壁エネルギーの調節のために設けてい
た磁性層２をここでは省略しているが、そのかわり、磁
性層１を成膜したのちしばらく放置してその表面を意識
的に汚染しそののち磁性層３を積層することによって、
磁性層１および磁性層３間の界面磁壁エネルギーσw13
を制御した。また、この光磁気記録媒体における温度変
化に対応する磁化状態の挙動は、実施例１の媒体とほぼ
同様に説明でき、上述した媒体条件を満たしている。図
１０はこの光磁気記録媒体の各磁性層の磁気特性の温度
依存性を示す特性図である。
【００４９】この光磁気記録媒体への記録に用いるレー
ザーパワーは、ＰIB＜ＰEB＜ＰWB＜ＰE＜ＰE0＜ＰW＜Ｐ
W0を満たす７レベルのものとした。すなわち、一定周期
τのチャネルクロック（図１２の(A)）に同期した図１
２の(B)に示すようなデータ信号が入力したとき、光磁
気記録媒体に照射するレーザーパワーの変化は図１２の
(C)に示すもののようになる。ここでは、変調記録方式
は（１,７）変調のマークエッジ記録とし、チャネルク
ロックは６０Ｍｂｐｓとした。これにより、最短マーク
長は約０.５μｍ、線記録密度は約０.３８μｍ／ｂｉｔ
となる。
【００５０】図１２の(C)に示された照射レーザー信号
は、チャネルクロックに同期しており、チャネルクロッ
クの立上りおよび立下がりエッジがくるたびに、パワー
レベルが変化する。このようなパワーレベルの変化をパ
ルス信号と見立てれば、デューティ比は５０％、従って
パルス幅は８.３ｎｓｅｃとなる。
【００５１】ここで、照射レーザー信号のパワーレベル
と媒体の温度との関係について、図１３を用いて説明す
る。パワーレベルＰWのパルスの照射により、温度分布
ｔ2で表わされる温度状態が形成され、ランド幅Ｌ（図
１２の(D)）いっぱいの領域がＴ2以上の温度となり、記
録プロセスが起こる。また、パワーレベルＰEのパルス
の照射により、温度状態ｔ1で表わされる温度状態が形
成され、ランド幅Ｌいっぱいの領域がＴ1以上の温度と
なり、消去プロセスが起こる。各プロセスの先頭のパル
スのパワーレベルＰW0,ＰE0は、後続のパルスの照射時
に比べて直前の状態での温度が低いので、後続のパルス
よりもパワーレベル高くして、パルス照射後の温度状態
が後続のパルス照射後とほぼ同等になるようにしてあ
る。
【００５２】２値のデータ信号とレーザー駆動波形との
関係は、図１２の(B)と(C)に示されているように、ハイ
レベルのデータ信号（長さｎ・τ）に対して、パワーレ
ベルＰWのパルスを（ｎ−１）回照射した後、１τの間
だけ休止してパワーレベルＰI Bに保持し、その後ローレ
ベルのデータ信号の長さに対応した回数だけパワーレベ
ルＰEのパルスを照射するようになっている。
【００５３】この結果、データ信号がハイレベルからロ
ーレベルへの遷移する時には、パワーレベルＰWのパル
スの照射後、２５ｎｓｅｃという比較的長い時間、ＰIB
という低いパワーレベルに保持される。このため、記録
プロセスにおいて直前に加熱された領域は、放熱により
図１３の温度分布ｔ3のような温度状態になってＴ3以下
に冷却され、磁性層３が初期化される。そして、後続の
パルスを照射することによって、直前に形成されたマー
クの一部は、Ｔ1以上に昇温された消去される。
【００５４】遷移時以外では、パルス間隔が８.３ｎｓ
ｅｃと短い上に、適当なバイアスパワーＰWBあるいはＰ
EBを履かせてあるので、後続のパルスを照射するまでの
間に直前に加熱された領域がＴ3以下まで冷却されるこ
とはない。したがって、記録プロセスが起こった領域の
記録マークが残ることになり、結局、図１２の(C)に示
したような磁区が形成される。なお、パワーレベルＰEB
は、初期化プロセスが起こる程度にまで下げることもで
きるが、記録に要するレーザーパワーを抑制するため
に、ある程度以上高レベルにすることが望ましい。
【００５５】以上のような方法を採用することにより、
ランダム信号を記録した時のジッタは、１.８ｎｓｅｃ
であった。また、２τ繰り返しパターンを記録した時の
Ｃ／Ｎ（キャリア対ノイズ比）は、４２ｄＢであった。
【００５６】（比較例１）実施例４の光磁気記録媒体に
対して、図１４の(C)に示すように照射レーザーを駆動
したほかは実施例４と同様にして、記録を行なった。す
なわち、変調記録方式は（１,７）変調のマークエッジ
記録とし、チャネルクロックは６０Ｍｂｐｓとした。こ
れにより、最短マーク長は約０.５μｍ、線記録密度は
約０.３８μｍ／ｂｉｔとなる。
【００５７】図１４の(B)に示すデータ信号と照射レー
ザー信号は、いずれもチャネルクロック（図１４の
(A)）に同期しており、チャネルクロックのデューティ
比は５０％、したがってパルス幅は８.３ｎｓｅｃにし
てある。この比較例においてはローレベルとハイレベル
からなる２値のデータ信号とレーザー波形との関係は、
図１２の(B)および(C)に示されているように、パワーレ
ベルＰEのペディスタルパワーを履かせた状態で、ハイ
レベルのデータ信号の長さｎ・τに対して、パワーレベ
ルＰWのパルスを（ｎ−１）回照射するようになってい
る。パワーレベルＰWのパルスの照射により、図１４の
(D)に示すように、ランド幅Ｌいっぱいの領域（図示実
線内の領域）がＴ2以上の温度となり、記録プロセスが
起こる。また、パワーレベルＰEの照射により、ランド
幅Ｌいっぱいの領域（図示点線内の領域）がＴ1以上の
温度となり、消去プロセスが起こる。記録プロセスの先
頭のパルスのパワーレベルＰW0は、後続のパルスの照射
時に比べて照射直前の温度が低いので、後続のパルスよ
りも高くし、パルス照射後の温度が後続のパルス照射後
とほぼ同等になるようにしてある。
【００５８】この結果、データ信号がハイレベルからロ
ーレベルへの遷移する時にも、直前に加熱されて記録プ
ロセスが起こった領域は、放熱によりいったんＴ3以下
に冷却されることなく後続のパワーレベルＰEの照射に
よってＴ1以上に保温されるので、Ｔ1以上になっていて
も消去プロセスは起こらない。したがって、記録プロセ
スが起こった領域の記録マークは全てが残ることにな
り、図１２の(D)に斜線で示したような磁区（マーク）
が形成される。
【００５９】以上のような方法により、ランダム信号を
記録した時のジッタは、４.８ｎｓｅｃであった。ま
た、２τ繰り返しパターンを記録した時のＣ／Ｎは、３
２ｄＢであった。
【００６０】また、記録特性のパワー依存性を調べたと
ころ、パワーレベルＰWを低減して図１２の(E)のように
ランド幅Ｌよりも小さい磁区を形成した場合に、記録特
性が最も良好であったが、この場合でも、ランダム信号
を記録した時のジッタは３.６ｎｓｅｃであり、２τ繰
り返しパターンを記録した時のＣ／Ｎは、３６ｄＢであ
った。
【００６１】（比較例２）磁性層４のキュリー温度を１
２０℃としたほかは、実施例１での光磁気記録媒体と同
様の媒体を用い、実施例４と全く同様の方法によって記
録を行なった。この比較例の光磁気記録媒体において
は、実施例４の媒体よりもＴ3が低く（５０〜７０
℃）、また放熱層がないために冷却速度が遅くなってい
る。
【００６２】この結果、データ信号がハイレベルからロ
ーレベルへの切り替わる時に、パワーレベルＰWのパル
スの照射後、２５ｎｓｅｃという比較的長い時間、ＰIB
という低いパワーレベルに保持しても、直前に加熱され
て記録プロセスが起こった領域はＴ3以下に放熱・冷却
されない。このため、後続のパルスの照射によって、直
前に形成されたマークの一部をＴ1以上に昇温しても、
この昇温した部分のマーク消去されない。従って、記録
プロセスが起こった領域の記録マークが全て残ることに
なり、図１５(a)に斜線で示したような磁区（マーク）
が形成される。
【００６３】以上のような方法により、ランダム信号を
記録した時のジッターは、３.５ｎｓｅｃであった。ま
た、２τ繰り返しパターンを記録した時のＣ／Ｎは、３
２ｄＢであった。また、記録特性のパワー依存性を調べ
たところ、パワーレベルＰWを低減しすることにより図
１５(b)に斜線で示されるようなランド幅Ｌよりも小さ
い磁区を形成した場合に、記録特性が最も良好であった
が、この場合でも、ランダム信号を記録したときのジッ
タは、３.０ｎｓｅｃであり、２τ繰り返しパターンを
記録したときのＣ／Ｎは、３６ｄＢであった。
【００６４】（実施例５）実施例１と同様の製造工程
で、表３に示す３種類の磁性層１〜磁性層３を順次積層
した後、膜厚４０ｎｍのタンタルとアルミニウムとの合
金層を形成して、光変調オーバーライト可能な光磁気記
録媒体（光磁気ディスク）を作製した。この光磁気記録
媒体の各磁性層の磁気特性の温度依存性が図１６に示さ
れている。
【００６５】
【表３】 この光磁気記録媒体に１０００Ｏｅの上向きのバイアス
磁界Ｈｂを印加するという条件のもとで記録する場合を
考えると、以下に述べるように、この光磁気記録媒体は
上述の媒体条件を満たしている。 磁性層１および磁性層３は、交換結合をして積層さ
れている。すなわち磁性層１が第１の磁性層に対応し、
磁性層３が第２の磁性層に対応する。 周囲温度において、磁性層３は、
【００６６】
【数８】 より、所定の上向きの磁化状態（希土類元素副格子磁化
優勢なので鉄族元素の磁気モーメントが下向き）に配向
しており、磁性層１は、
【００６７】
【数９】 より、磁性層３とは独立に任意の磁化状態に配向してい
る。 昇温過程において、媒体温度が磁性層１のキュリー
温度近傍の第１の温度Ｔ 1（およそ１７０℃）となる
と、
【００６８】
【数１０】 は維持されているので、磁性層１は磁性層３の磁化状態
によって交換力による結合が安定な状態に配向する。 昇温過程において、媒体温度がＴ1よりも高く、磁
性層３の補償温度よりも高い第２の温度Ｔ2（およそ２
３０℃）になると、磁性層３の磁化は昇温前とは反転
し、バイアス磁界Ｈｂに対して不安定になる。この状態
の磁性層３に対して、
【００６９】
【数１１】 が成り立つので、磁性層３は，反転して鉄族元素の磁気
モーメントが上向きとなり、前記所定の磁化状態（周囲
温度での磁化状態）とは異なる磁化状態に配向する。 Ｔ2以上の温度に加熱したのち冷却すると、磁性層
３は補償温度以下になって冷却する前とは磁化が反転
し、バイアス磁界Ｈｂに対して不安定になる。そして媒
体温度がＴ1よりも低い適当な温度である第３の温度Ｔ3
（およそ１２０℃）になると、
【００７０】
【数１２】 が成り立ち、磁性層３は反転して鉄族元素の磁気モーメ
ントが下向きになる。このとき、
【００７１】
【数１３】 が成り立っているので、磁性層１は、磁性層３とは独立
に直前の磁化状態を保持する。
【００７２】Ｔ2以上の温度に加熱せずに冷却した場合
は、初めからバイアス磁界Ｈｂに対して安定になってお
り、磁性層３の鉄族元素の磁気モーメントは下向きのま
まで、磁化状態は変化しない。したがっていずれの場合
でも、磁性層３は前記所定の磁化状態に配向する。
【００７３】以上説明したように、この光磁気記録媒体
は、上記の媒体条件を満たしている。
【００７４】上述の各実施例では、多値のレーザーパワ
ーを用いて記録を行なっているが、この実施例では、レ
ーザーパルスの幅を変調することによって、光磁気ディ
スクへの記録を行なっている。すなわち、チャネルクロ
ック（図１７の(A)）に同期したデータ信号（図１７の
(B)）に対し、図１７の(C)に示されるレーザーパルスを
光磁気記録媒体に照射した。データ信号がハイレベルで
あるときには、パルス幅がτWであり、このパルスの照
射によって、図１７の(D)に示されるように、ランド幅
Ｌの全幅にわたる領域（図示実線内の領域）がＴ2以上
の温度となり、記録プロセスが起こる。一方、データ信
号がローレベルであるときには、パルス幅τEのパルス
照射（ただしτE＜τWである）により、ランド幅Ｌいっ
ぱいの領域（図示点線内の）がＴ1以上Ｔ2未満の温度と
なる。ところで、各レーザーパルスはチャネルクロック
（周期τ）に同期するようになっているから、データ信
号がハイレベルからローレベルに遷移したときも含め、
データ信号がローレベルにあるときのレーザーパルス間
の間隔τI（＝τ−τE）は十分長く、この間に光磁気記
録媒体の温度はＴ3を下回るようになる。したがって、
間隔τIに引き続く幅τ Eのパルスによって、ランド幅Ｌ
いっぱいの領域の磁性層３が初期化され、消去プロセス
が行なわれることになる。以上の動作により、光磁気記
録媒体には図１７の(D)の斜線で表わされるような形状
の磁区が形成された。この実施例での記録マークのピッ
チは、ランド幅Ｌより短くなっている。
【００７５】以上本発明の各実施例について説明した
が、本発明の光磁気記録媒体を使用して本発明の記録方
法を実施すれば、トラック幅方向のマークサイズを変え
ずに、トラック幅に対して相対的に短いピッチのマーク
を安定に形成することが可能となり、高線密度での記録
が可能となる。このような高線密度での記録は、例え
ば、パーシャル・レスポンスなどの再生方法を適用する
場合に特に有用である。
【００７６】また、本発明の記録方法で最終的に形成さ
れるマークの長さは、いったん磁区が形成される領域の
長さと、形成された直後に磁区が消去される領域の長さ
の差に相当するので、温度変化やレーザーパワーの変動
に対して、マーク長の変動が抑制される。
【００７７】さらにまた、記録マークの形成後、いった
ん第３の温度Ｔ3以下の温度にまで冷却させるので、直
後にマークを記録する際に熱拡散の影響が低下し、形成
されるマークのエッジ位置の記録パターンによる変動が
低減し、検出されるエッジ信号のジッタが抑制される。
【００７８】
【発明の効果】以上説明したように本発明の光磁気記録
媒体は、第１および第２の磁性層の満たすべき磁気特性
を定めることにより、高記録密度で安定してオーバーラ
イトを行なうことができかつ良好な再生信号を得られる
という効果がある。
【００７９】本発明の光磁気記録媒体の記録方法は、本
発明の光磁気記録媒体を使用し、第２の温度Ｔ2以上に
まで昇温してマークの形成した後、いったん第３の温度
Ｔ3以下にまで冷却するので、次のマークを記録すると
きに熱拡散の影響が低下し、新たに形成されるマークの
エッジ位置の記録パターンによる変動が低減し、信号再
生時にエッジ信号のジッタが抑制され、高記録密度で安
定してオーバーライトを行なうことができかつ良好な再
生信号を得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の光磁気記録媒体の構成を示
す模式断面図である。
【図２】レーザー駆動回路の構成の一例を示す回路図で
ある。
【図３】実施例１の光磁気記録媒体における各磁性層の
磁気特性の温度依存性を示す特性図である。
【図４】実施例１における記録過程を説明する図であ
る。
【図５】(a)は変調レーザー信号の構成を示す特性図で
あり、(b)はレーザーパワーに対応する温度分布を示す
特性図である。
【図６】記録信号に応じたレーザー信号と光磁気記録媒
体での温度分布との関係を示す図である。
【図７】実施例２におけるレーザーパワーと温度分布と
の関係を示す図である。
【図８】記録信号に応じたレーザー信号と光磁気記録媒
体での温度分布との関係を示す図である。
【図９】実施例３におけるレーザーパワーと温度分布と
の関係を示す図である。
【図１０】記録信号とこの記録信号に応じたレーザー信
号と光磁気記録媒体での温度分布との関係を示す図であ
る。
【図１１】実施例４の光磁気記録媒体における各磁性層
の磁気特性の温度依存性を示す特性図である。
【図１２】実施例４における記録信号とこの記録信号に
応じたレーザー信号と光磁気記録媒体での温度分布との
関係を示す図である。
【図１３】温度分布を示す図である。
【図１４】比較例１における記録信号とこの記録信号に
応じたレーザー信号と光磁気記録媒体での温度分布との
関係を示す図である。
【図１５】(a),(b)は、比較例２における記録された磁
区の形状を示す図である。
【図１６】実施例５の光磁気記録媒体における各磁性層
の磁気特性の温度依存性を示す特性図である。
【図１７】実施例５における記録信号とこの記録信号に
応じたレーザー信号と光磁気記録媒体での温度分布との
関係を示す図である。
【符号の説明】
２１ 透明基板 ２２,２４ 誘電体層 ２３ 磁性層 ３１ 定電圧電源 ３２ 定電流源 ３３ スイッチ素子 ３４ レーザーダイオード ３５ 制御回路 Ｌ ランド幅

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも第１および第２の磁性層が積
    層された光磁気記録媒体において、次の５条件、 前記第１および第２の磁性層が相互に交換結合してい
    る、 周囲温度において、前記第２の磁性層は所定の磁化状
    態に配向し、かつ前記第１の磁性層は前記第２の磁性層
    とは独立に任意の磁化状態に配向している、 前記光磁気記録媒体の昇温過程において、温度が前記
    周囲温度より高い第１の温度Ｔ1以上になったときに、
    前記第１の磁性層が前記第２の磁性層との交換力による
    結合が安定な状態に配向する、 前記光磁気記録媒体の昇温過程において、温度が前記
    第１の温度Ｔ1より高い第２の温度Ｔ2以上になったとき
    に、前記第２の磁性層が前記所定の磁化状態とは異なる
    磁化状態に配向する、 前記光磁気記録媒体の冷却過程において、温度が周囲
    温度より高く前記第１の温度Ｔ1より低い第３の温度Ｔ3
    以下になったときに、前記第２の磁性層が前記所定の磁
    化状態に配向し、前記第１の磁性層は前記第２の磁性層
    とは独立に直前の磁化状態を保持する、を全て満たすこ
    とを特徴とする光磁気記録媒体。
  2. 【請求項２】 第１の温度Ｔ1と第３の温度Ｔ3との差が
    ８０℃未満である請求項１に記載の光磁気記録媒体。
  3. 【請求項３】 第２の磁性層に隣接して第３および第４
    の磁性層が順次積層され、前記第４の磁性層は記録時の
    昇温冷却の全過程において所定の磁化状態を保持するこ
    とが可能なものであり、前記第３の磁性層のキュリー温
    度が前記第１の磁性層のキュリー温度よりも高い請求項
    ２に記載の光磁気記録媒体。
  4. 【請求項４】 第１の温度Ｔ1と第３の温度Ｔ3との差が
    ４０℃未満である請求項２に記載の光磁気記録媒体。
  5. 【請求項５】 第１の温度Ｔ1と第３の温度Ｔ3との差が
    ２０℃未満である請求項４に記載の光磁気記録媒体。
  6. 【請求項６】 光磁気記録媒体を移動させながら記録す
    べきデータ信号に応じて変調が施された光ビームを照射
    し光磁気記録媒体を局部的に加熱および冷却させること
    によって記録を行なう光磁気記録媒体の記録方法におい
    て、 請求項１に記載の光磁気記録媒体を使用し、 一連の記録動作中に、前記光磁気記録媒体の所定の記録
    領域を前記データ信号に応じて第２の温度Ｔ2以上の温
    度に加熱し、前記第２の温度Ｔ2以上の温度に加熱され
    た領域の少なくとも一部をいったん第３の温度Ｔ3以下
    の温度にまで降温させたのち第１の温度Ｔ1以上の温度
    にまで加熱することを特徴とする光磁気記録媒体の記録
    方法。
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