JPS63225944A - 光磁気記録媒体及び記録方式 - Google Patents

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、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と、それ
を用い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。

〔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。

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（オーバーライド）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（特願昭６２−２０３８４号）の基礎出願とな
る］で提案した。

しかし、この方法は全く新しい記録法であるが故に、こ
の方法に関連して、いまだ多くの研究課題が残っていた
。すなわち、この記録に用いるのによりふされしい光磁
気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利用するのによりふされしい光磁
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、 低いキュリー点（”ｒｔ、）と高い保磁力（Ｈｕ）を有
する第１磁性層、およびこの磁性層に比べて相対的に高
いキュリー点（ＴＨ）と低い保磁力（ＨＬ　）を有する
第２ｉｉｉ性層がら成る二層構造の交換結合している垂
直磁化膜を基板上に有して成る光磁気記録媒体であって
、第２磁性層の飽和磁化をＭｓ２、膜厚をｈ２、二つの
磁性層間の磁壁エネルギーをσｗとすると、 Ｈ，＞ＨＬ　＞□・・・・　（１） Ｍｓ２ｈ２ を満たし、 しかも、第２磁性層の補償温度をＴｕｃｏｖｐとすると
、 ３００℃＞　Ｔ　ｕ　　Ｔ　ＨＣＱＭＰ　・・・　（２
）の条件を満たしていることを特徴とする光磁気記録媒
体と、これを利用した。後に代表的態様が示される記録
方式である。

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）は各々本発明により製造され
る光磁気記録媒体の一実施例を示す模式断面図である。

第１図（ａ）の光磁気記録媒体は、プリグループが設け
られた透光性の基板１上に、第１の磁性層２と第２の磁
性層３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し）と高い保磁力（ＨＨ）を存し、第２磁
性層３は、高いキュリー点（Ｔｏ）と低い保磁力（ｔ’
ｔ＋、　）を有する。ここで「高い」、「低い」とは内
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
Ｔ１．は７０〜１８０℃、ＨＨは、３〜ｌＯにＯｅ　、
第２磁性層３のＴ、４は１００〜４００℃、ＨＬは０．
５〜２にＯｅ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
学効果を呈するものが利用できるが、ＧｄＣｏ、　Ｇｄ
Ｆｅ　、　ＴｂＦｅ、　ＤｙＦｅ、　ＧｄＴｂＦｅ、　
ＴｂＤｙＦｅ。

ＴｂＦｅ（：ｏ、　ＧｄＴｂ（：ｏ、　ＧｄＴｂＦｅＣ
ｏ等の希土類元素と遷移金属元素との非晶質磁性合金が
好ましい。

本発明による光磁気記録記録媒体を用いた記録方法にお
いては、第１磁性層２が主に再生に関与する。即ち、第
１Ｍｉ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、従来の光磁気記録方法における、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
性層は主に記録に関与し、高いキュリー点と低い保磁力
とを存する磁性層が主に再生に関与−だ。

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Ｍｓと、膜厚りと、二層間の磁壁エネ
ルギーσｗの間に、次の様な関係があるのが望ましかっ
た。

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Ｍｓ２と膜厚ｈ２と、二磁
性層間の磁壁エネルギー゛σｗの間に、次の関係が必要
である。

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（第２図（ｆ）に示す）が安定に存在出来るように
するためである（詳しい理由は後述する）。

この条件を満たすために、各磁性層の膜厚、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
。

上記の要件の他に、本発明の光磁気記録媒体、　　は、
前述した特別な要件（２）を満たすことにょフて、重ね
書き可能な記録法にとって、よりふされしいものとなっ
ている（この理由についても後述する）。

なお、内磁性層２０．３は、記録時の実効的バイアス磁
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。

本発明の他の態様を示す第１図（ｂ）において、４．５
は内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図を用いて記録の過程を示すが、記
録前、内磁性層２と３の磁化の安定な向きは平行（同じ
向き）でも反平行（逆方向）でも良い。第２図では磁化
の安定な向きが平行な場合について説明する。

第３図の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
態が初め第２図（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
磁界の大きさを両磁性層２と３の保磁力の間の値に設定
すると（Ｍｉ界の向きは本実施例では上向き）、第２図
（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。

次に光磁気ディスク３５が回転して記録・再生ヘッド３
１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パワーであり、第２種のレ
ーザーパワーは該ディスクを第２ｉｌ性層３のキュリー
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ＴＬ付近、第２種のレ
ーザーパワーはＴ。付近までディ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１＆ｆｉ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、第２
図（ｂ）のいづれからも第２図（ｃ）のようなビットが
形成される（第１種の予備記録）。

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。即ち、第１種の予備記録では、第２Ｍｉ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＆ｆｉ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
１Ｊ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。

次に第２種の予備記録について説明する。

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
２Ｍｉ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。

即ち、第２図（ｂ）のいづれからも第２図（ｄ）のよう
なビットが形成される。

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。

次に光磁気ディスク３５を回転させ、予備記録のビット
（ｃ）　、　（ｄ）が磁界発生部３４を再び通過すると
１Ｍｉ界発生部３４の大きさはは前述したように磁性層
２と３の磁化反転磁界間に設定されているので、記録ビ
ット（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、記録ビット（ｄ）は第２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）の記録ビットの状態が安定に存在する為には、前
述したように次の様な関係があれば良い。

ここでσｗ／２Ｍ５２ｈ２は第２磁性層に慟〈交換力の
強さを示す。つまり、０ｗ　７２Ｍ５２ｈ２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へ（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
しとしてＨｔ、＞σｗ／２Ｍ５２ｈｚであればよい。

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（オーバーライド）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。

第２図の説明では第１磁性層２と第２磁性層３の磁化の
向きが同じときに安定な例を示したが、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
。第５図に、この場合の記録過程の磁化状態を第２図に
対応させて示しておく。

前記した第１種の予備記録（第２図において（ｂ）から
（Ｃ）への状態変化）について、もう少し詳しく説明す
る。第２図において、第１種のｔ備記録の行なわれる直
前は第１磁性層と第２！ｆｉ性層の磁化の向きは平行と
反平行の２種の状態がある。平行の場合は交換力により
安定な状態であり、第１種の予備記録後も、第１、第２
磁性層とも、磁化の向きは変わらない。

反平行の場合は第１、第２磁性層とも、交換力により平
行に戻ろうとするバイアス磁界Ｈｅｒｆを受ける。両磁
性層共に保磁力Ｈの方がＨｅｒｒより大きい場合は反平
行の状態を保っている。ここで、第１、第２磁性層の飽
和磁化と厚さをそれぞれＭＳＩ、ｈ、とＭ５２、ｈ２と
すればＨ１１ａｒｆ＝σｗ　／　２　Ｍ　ｓ　ｌｈ　＋
ＨＬｅｙｐ＝σｗ／２Ｍ５２ｈ２　と表せる。

ここで、第１種の予備記録が行なわれる直前は時運のよ
うに Ｈｔｔ　−ＨＨｅｒｅ＞　０かつＨＬＨｂｅｒｅ＞　Ｏ
である。

次に第１種の記録が行なわれる条件について述べる。第
１＠性層の磁化が第２ｍ性層の磁化に対して安定な方向
に（つまり磁界発生部３４の磁界方向に）配列するため
には、記録の行なわれる温度ｔにおいて Ｈ□（ｔ）　−Ｈｕ＝ｒｒ（ｔ）　＜　０でかつＨＬ、
　（ｔ）　　ＨＬ＝ｒｒ（ｔ）　＞Ｏである。

そこで、第２磁性巣の温度特性を最適化して、この第１
種の記録が良好に行なわれるようにするには第１種の記
録温度においても ＨＬ（ｊ）　　ＨＬｅｒｒ（ｔ）　＞０が可能であるよ
うにすることである。交換力ＨＬ　ｅｒｒ　（ｔ）の項
は第１、第２磁性層の磁化の大きさに関係し、第１磁性
層のキュリー点ＴＬでゼロになるよう、温度の上昇に伴
なって、その値が減少する。そこで、第ｚＭｉ性層の保
磁力ｔｉ＋、（ｔ）の低下が記録再生を行なう温度域で
少ないことが必要になる。

ところで、保磁力の大きさは飽和磁化の大きさに逆比例
するという関係が知られており、飽和磁化の大きさがゼ
ロになる補償温度をもつ磁性材料は補償温度付近で大き
な保磁力の値となることが知られてる。。そこで、第２
＠性層の補償温度について注目し、少なくとも本発明の
媒体の第２磁性層の補償温度を、再生時に昇温する温度
域から、第２磁性層のキュリー温度の付近までに設定す
ることにより　ＨＬ　（ｔ）　−Ｈ、、□、（シ）を安
定に正の値にすることができる。

具体的には実施例で実証するように ３００℃〉ＴＩ、−Ｔ、、ｃｏＭＰ・・・（２）の条件
を満たすようにすれば、第１種の良好な記録が可能であ
る。

〔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
ループ、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１１
１１０ｃｍの間隔にセットし、回転させた。

アルゴン中で、第１のターゲットより、スパッタ速度１
００人／ｓｉｎ、スパッタ圧５ｘ　Ｉ（１−’　Ｔｏｒ
ｒでＺｎＳを保護層として１０００人の厚さに設けた。

次にアルゴン中で、第２のターゲットよりスパッタ速度
１００人／ｌｌｌ１ｎ、スパッタ圧５　ｘ　Ｉ　０−３
ＴｏｒｒでＴｂＦｅ（：。

合金ヲスハッタシ、＠厚３００人、ＴＬ＝約１５０℃、
補償温度約−１６０℃、Ｈ，＝約１０ＫＯｅ　（ＤＴｂ
＋ａＦｅ６゜Ｃｏ２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　ｘ　ｌ　Ｏ−”　Ｔｏ
ｒｒでかＴｂＦｅＣｏ合金をスパッタし、膜厚５００人
、ＴＩ（＝約２１０℃、Ｔ　）ｌ　ＣＯＭＰ＝　１６０
℃、ＨＬ＝約Ｉ　ＫＯｅのＴｂ２ｔＦｅｓ３ＣＯ９Ｃｕ
＋の第２Ｍ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１
００人／ｉ＋ｉｎ、スパッタ圧５　Ｘ　！　０−３Ｔｏ
ｒｒで、ＺｎＳを保護層として３０００人の厚さに設け
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を作成した。

本実施例では、Ｔ　Ｈ−Ｔ　ＨＣＯＭＰ　＝　２１０−
１１ｉ０　＝５０℃で、３００℃＞　Ｔ　ｓ　　Ｔ　ｎ
ｃｏｖｐを満足している。

この光磁気ディスクを記録再生装置にセットし、２．５
にＯｅの磁界発生部を、線速度約８　ｍ／ｓｅｃで通過
させつつ、約１μに集光した８３０ｍｍの波長のレーザ
ービームを５０％のデユーティで２　ＭＨｚで変調させ
ながら、４ｍＷと８＋ｓＷの２値のレーザーパワーで記
録を行なった。バイアス磁界は第２磁性層の磁化を反転
させる方向に＋０００ｅであった。その後１．５ｍＷの
レーザービームを照射して再生を行なったところ、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
ディスクについて行なった。この結果前に記録された信
号成分は検出されず、良好なオーバーライドが可能であ
ることが確認された。

実施例２ 実施例１と同様な方法で、第２磁性層の材料だけを代え
て、表１に示すような光磁気ディスクを作製し、記録時
のバイアス磁界の大きさく第２磁性層の磁化を反転させ
る方向に）を１００　（Ｏｅ）と３００　（Ｏｅ）の２
通りにして印加し、第１種の記録が可能であるか否か調
べた。結果も表１に示す。

表１の結果からも、実施例１のサンプルのようにキュリ
ー温度と補償温度の近い材料を第２［性層に用いる程良
好な第１１ＰＪＡの予備記録が可能で、補償温度とキュ
リー温度の差が約３００℃以内から記録が可能となり５
０℃程度のものは３００（Ｏｅ）程の逆バイアス磁界で
も記録可能なことを示している。

なお、表１の記録評価でＯ印はＣ／Ｎ値で４０ｄＢ程度
の良好な記録、Δ印は記録信号がノイズの数倍程度のも
の、ｘ印は記録信号とノイズの識別が困難であフたもの
を示す。

〔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二層構
造の！ト直磁化膜を有する光磁気媒体を用いて、記録時
に、記録ヘッ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ｉｎね古き（
オーバーライド）特性が得られた。

【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
気媒体の構成例を示す図、第２図は、本発明の記録法を
実施中の、磁性層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３
の保磁力と温度との関係を示す概略図である。第５図は
本発明の他の実施例における磁性層の磁化状態を示す図
である。 １ニブリグルーブ付の透光性基板、 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・再生用ヘッド、 ３２：記録信号発生器、 ３３：記録信号再生器 ３４：磁界発生部 ３５：光磁気ディスク、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）低いキュリー点（Ｔ＿Ｌ）と高い保磁力（Ｈ＿Ｈ）
   を有する第１磁性層、およびこの磁性層に比べて相対的
   に高いキュリー点（Ｔ＿Ｈ）と低い保磁力（Ｈ＿Ｌ）を
   有する第２磁性層から成る二層構造の交換結合している
   垂直磁化膜を基板上に有して成る光磁気記録媒体であっ
   て、第２磁性層の飽和磁化をＭｓ＿２、膜厚をｈ＿２、
   二つの磁性層間の磁壁エネルギーをσｗとすると、Ｈ＿
   Ｈ＞Ｈ＿Ｌ＞σｗ／２Ｍｓ＿２ｈ＿２・・・・（１）を
   満たし、 しかも、第２磁性層の補償温度をＴ＿Ｈ＿Ｃ＿Ｏ＿Ｍ＿
   Ｐとすると３００℃＞Ｔ＿Ｈ−Ｔ＿Ｈ＿Ｃ＿Ｏ＿Ｍ＿Ｐ
   ・・・（２）の条件を満たしていることを特徴とする光
   磁気記録媒体。 ２）低いキュリー点（Ｔ＿Ｌ）と高い保磁力（Ｈ＿Ｈ）
   を有する第１磁性層、およびこの磁性層に比べて相対的
   に高いキュリー点（Ｔ＿Ｈ）と低い保磁力（Ｈ＿Ｌ）を
   有する第２磁性層から成る二層構造の交換結合している
   垂直磁化膜を基板上に有して成る光磁気記録媒体であっ
   て、第２磁性層の飽和磁化をＭｓ＿２、膜厚をｈ＿２、
   二つの磁性層間の磁壁エネルギーをσｗとすると、Ｈ＿
   Ｈ＞Ｈ＿Ｌ＞σｗ／２Ｍｓ＿２ｈ＿２・・・・（１）を
   満たし、 しかも、第２磁性層の補償温度をＴ＿Ｈ＿Ｃ＿Ｏ＿Ｍ＿
   Ｐとすると３００℃＞Ｔ＿Ｈ−Ｔ＿Ｈ＿Ｃ＿Ｏ＿Ｍ＿Ｐ
   ・・・（２）の条件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
   方式。 （ａ）該媒体に対して、記録用ヘッドと異なる場所で、
   保磁力Ｈ＿Ｌの第２磁性層を一方向に磁化させるのに充
   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を加え、 （ｂ）次に、記録ヘッドにより、バイアス磁界を印加す
   ると同時に低いキュリー点（Ｔ＿Ｌ）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２磁性層の磁化の向きを変えないまま第１磁性層の磁
   化の向きを第２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
   いキュリー点（Ｔ＿Ｈ）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２磁性層の
   磁化の向きを反転させて同時に第１磁性層も第２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、予備記録されたビッ
   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ットについては第１磁性層、第
   ２磁性層とも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ットについては、
   第２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磁性層については磁化の向きをそのまま変化さ
   せないとする、二値の記録。