(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、第１、第２、第３の磁性層が室温において交換結合して順次積層されており、該第１の磁性層は、該第３の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな磁性膜からなり、該第２の磁性層は、該第１の磁性層および第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性膜からなる磁性記録媒体からの記録信号の再生方法であって、該磁性記録媒体面上に、光ビームを照射して、該第２の磁性層のキュリー温度以上の温度領域を有する温度分布を形成し、該温度領域を該磁性記録媒体に対して相対的に移動させると共に、該温度領域の移動方向前方端部においては、該第１の磁性層の磁壁を該温度領域内高温側へ該磁性記録媒体に対して相対的に移動させ、かつ、該温度領域の移動方向後方端部においては、該第１の磁性層の磁壁を該温度領域内に移動させない強度の再生磁界を印加することを特徴とする信号再生方法。
【請求項２】
請求項１に記載の信号再生方法において、前記再生磁界の磁化配向方向の大きさをＨｒとし、前記温度領域の移動方向前方端部における前記磁性記録媒体面上の移動方向の温度勾配をＧ１、前記温度領域の移動方向後方端部における前記磁性記録媒体面上の移動方向の温度勾配をＧ２とし、前記第１の磁性層の磁壁エネルギー密度、飽和磁化、及び磁壁抗磁力を、それぞれσ、Ｍｓ、及びＨｗとし、媒体温度をＴとした時、
｜Ｇ１｜＞｜Ｇ２｜
を満たす温度分布を形成し、かつ、少なくとも前記第２の磁性層のキュリー温度において、
（｜Ｇ１×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ  ＞  Ｈｒ
＞  （｜Ｇ２×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ
を満たす再生磁界Ｈｒを印加することを特徴とする信号再生方法。
【請求項３】
請求項１に記載の信号再生方法において、前記再生磁界は、磁化配向方向に垂直な方向の成分を含有することを特徴とする信号再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁性材料の磁化の配向状態によって情報を記録した磁性記録媒体の信号再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
書き換え可能な高密度記録媒体及びその記録再生装置として、磁気記録媒体や光磁気記録媒体等、磁性材料の磁化の配向状態によって情報を記録する磁性記録媒体及びその記録再生装置が注目されている。近年これらの磁性記録媒体の記録密度を高めて更に大容量の記録媒体とする要求が高まっている。
【０００３】
光磁気記録媒体とその記録再生装置を用いて行われる光磁気記録方式では、半導体レーザの熱エネルギーを利用して磁性薄膜に磁区を書き込んで情報を記録し、磁気光学効果を使って記録情報を読み出す。一般に、光記録媒体の線記録密度は、再生光学系のレーザ波長及び対物レンズの開口数ＮＡに大きく依存する。すなわち、再生光学系のレーザ波長λと対物レンズの開口数ＮＡが決まるとビームウエストの径が決まるため、信号再生可能な記録ピットの空間周波数は２ＮＡ／λ程度が限界となってしまう。
【０００４】
したがって、従来の光ディスクで高密度化を実現するためには、再生光学系のレーザ波長λを短くするか対物レンズの開口数ＮＡを大きくする必要がある。しかしながら、レーザ波長λを短くするのはレーザ素子の効率、発熱などの問題で容易ではなく、また対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、焦点深度が浅くなるなどして機械的精度に対する要求が厳しくなるという問題が生じる。
【０００５】
このため、レーザ波長や対物レンズの開口数を変えずに、記録媒体の構成や再生方法を工夫して記録密度を改善する、いわゆる超解像技術が種々開発されている。
【０００６】
ところで、特開平３−９３０５８号公報に記載の信号再生方法においては、磁気的に結合される再生層と記録保持層とを有してなる多層膜の、記録保持層に信号記録を行うとともに、再生層の磁化の向きを揃えた後、レーザ光を照射して加熱し、再生層の昇温領域に、記録保持層に記録された信号を転写しながら読み取る信号再生方法が提案されている。
【０００７】
この方法によれば、再生用のレーザのスポット径に対して、このレーザによって加熱されて転写温度に達し信号が検出される領域は、より小さな領域に限定できるため、再生時の符号間干渉を減少させ、光学的な回折限界以下の周期の信号が再生可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来の超解像方式のいずれの方式も再生光の一部をマスクし、実質的ピットを読み取るアパーチャを小さな領域に制限する事により解像能力を上げるという方法をとっていたため、マスクした部分の光は無駄になり、再生信号振幅が小さくなるという問題があった。つまり、マスクした部分の光は再生信号に寄与しないため、分解能を上げようとしてアパーチャを狭めるほど有効に使われる光が減少し、信号レベルが下がるという問題があった。
【０００９】
かかる問題点に鑑みて、本発明者は既に、特開平６−２９０４９６号公報に記載の高密度記録信号再生方法において、特殊な磁性記録媒体を用いて、記録マークの境界部に存在する磁壁を温度勾配によって高温側に移動させ、この磁壁移動を検出することにより、高密度記録信号を再生する方法を提案している。
【００１０】
しかし、この方法は、上述の温度勾配を再生用の光ビーム自身による媒体の加熱によって得ようとすると、温度分布のピークが再生光スポット内部に形成されるため、磁壁移動可能な温度領域の移動方向前方端部からの磁壁の移動と、後方端部からの磁壁の移動とが、共に再生スポットで読み出されてしまい、良好な再生信号が得られなかった。このため再生用の光ビームとは別に所望の温度分布を得るための手段を設ける必要があり、再生装置が複雑化するという問題点があった。
【００１１】
図９に従来例を示す構成図を示す。図中、１０１はガラスあるいはプラスチックを素材とした基板１０２に、光ビームの照射による温度勾配を利用し、記録層の記録データを変化させることなく再生層の記録マークの磁壁を移動させ、再生スポット内のほぼ全域を同一磁化にして、光ビームの反射光の偏向面の変化を検出し、光の回折限界以下の記録マークを再生することが可能な光磁気記録媒体１０３を被着し、さらに保護膜１０４を形成した光磁気ディスクである。この光磁気ディスク１０１はマグネットチャッキング等でスピンドルモータに支持され、回転軸に対して回転自在の構造となっている。
【００１２】
また、１０５〜１１７は光磁気ディスク１０１にレーザ光を照射し、さらに反射光から情報を得る光ヘッドを構成する個々の部品であり、１０６は対物レンズとしての集光レンズ、１０５は集光レンズ１０６を駆動するアクチュエータ、１０７は記録再生用の波長６８０ｎｍの半導体レーザ、１０８は加熱用の波長１．３μｍの半導体レーザ、１０９，１１０はコリメータレンズ、１１１は６８０ｎｍ光を１００％通過し１．３μｍ光を１００％反射するダイクロイックミラー、１１２はビームスプリッタ、１１３は１．３μｍ光が信号検出系に漏れ込まないようにするためのもので１．３μｍ光は透過しないが、６８０ｎｍ光は１００％透過するダイクロイックミラーである。１１４はλ／２板、１１５はレーザの偏光角で２方向に分ける偏光ビームスプリッタ、１１７はフォトセンサ、１１６はフォトセンサへの集光レンズである。また、１１８は偏光方向によりそれぞれ集光・検出された信号を差動増幅する差動増幅回路である。
【００１３】
ここで、記録再生用・加熱用の半導体レーザ１０７，１０８から出射された波長６８０ｎｍと波長１．３μｍのそれぞれのレーザ光は、コリメータレンズ１０９，１１０、ダイクロイックミラー１１１、ビームスプリッタ１１２、集光レンズ１０６を介して、光磁気ディスク１０１に照射される。このとき集光レンズ１０６はアクチュエータ１０５の制御によってフォーカシング方向、及び、トラッキング方向に移動して、レーザ光が光磁気記録媒体１０３上に逐次焦点を結ぶように制御され、かつ、光磁気ディスク１０１上に刻まれた案内溝に沿ってトラッキングする構成になっている。また、１．３μｍ光の光束系は集光レンズ１０６の開口径よりも小さくなるようにしてあり、全開口部を通過して集光される６８０ｎｍ光に比べて、ＮＡが小さくなるようにしてある。
【００１４】
したがって、図１１に示すように、加熱用スポットは波長が長く、ＮＡが小さいので、加熱用ビームとして示すように、記録再生ビームの記録再生用スポットよりも径が大きくなる。これにより、移動している媒体面上の記録再生用のスポット領域に、図中最下段に示してあるような所望の温度勾配を形成することが可能となる。光磁気ディスク１で反射されたレーザ光はビームスプリッタ１１２により、偏光ビームスプリッタ１１５の方向に光路が変えられ、ダイクロイックミラー１１３、λ／２板１１４、偏光ビームスプリッタ１１５を介して光磁気記録媒体の磁化の極性によって、それぞれセンサ１１７にレンズ１１６によって集められる。ここで、１．３μ光はダイクロイックミラー１１３を透過することができないため、これ以降は、６８０ｎｍ光レーザのみとなる。それぞれのフォトセンサ１１７の出力は差動増幅器１１８により差動増幅され、光磁気信号を出力する構成となっている。コントローラ１２０は光磁気ディスク１０１の回転数、及び、記録半径・記録セクタ情報等を入力情報として、ＬＤPOWER設定とする記録パワー、記録信号等を出力し、ＬＤドライバ１１９、磁気ヘッドドライバ１２４等を制御するものである。ＬＤドライバ１１９は半導体レーザ１０７，１０８を駆動し、本例では半導体レーザ１０７に所望の記録パワー、再生パワー、さらに、半導体レーザ１０８に加熱用ビームパワーを印加、制御している。
【００１５】
さらに、１２３は記録動作時に光磁気ディスク１０１のレーザ照射部位に変調磁界を印加するための磁気ヘッドであり、光磁気ディスク１０１をはさみ集光レンズ１０６と対向して配置されている。記録時、記録再生用半導体レーザ１０７がＬＤドライバ１１９により記録レーザパワーをＤＣ光で照射し、これと同時にこの磁気ヘッド１２３は磁界変調の磁気ヘッドドライバ１２４により記録信号に対応して極性の異なる磁界を発生するようになっている。また、この磁気ヘッド１２３は光ヘッドと連動して光磁気ディスク１０１の半径方向に移動し、記録時には逐次光磁気記録媒体１０３のレーザ照射部位に磁界を印加することで情報を記録する構成になっている。なお、光磁気記録媒体１０３は図１１（３）に示すように、記録層と中間層、再生層の３層から構成され、それぞれ矢印で示す磁壁構造を有している。
【００１６】
図１０を用いて記録再生動作に関して説明する。図中、（ａ）は記録信号、（ｂ）は記録パワー、（ｃ）は変調磁界、（ｄ）は記録マーク、（ｅ）は再生信号、（ｆ）は２値化信号である。図１０（ａ）に示すような記録信号を記録する場合、記録動作開始とともに、半導体レーザ１０７のレーザパワーは所定の記録パワーにし、さらに、記録信号に基づく変調磁界が印加される。これら動作により記録媒体の冷却過程において記録マーク列（ｄ）が形成される。なお、斜線部は本明細書中表記の記録マークに相当する磁化の向きを持つ磁区を表し、網掛け部はこれとは逆の磁化の向きを持つ磁区を表している。
【００１７】
再生動作に関して、さらに図１１を用いて説明する。加熱用ビームにより磁壁移動媒体の再生層の磁壁が移動する温度条件まで加熱される。この温度条件下において、磁壁が移動を開始する主要条件である記録媒体温度Ｔｓの等温線をみると、ビーム移動（進行）方向前方と、ビーム移動（進行）方向後方の両方に記録媒体温度Ｔｓの等温線が存在しており、磁壁はビーム移動方向前方からの移動と、ビーム移動方向後方からの移動との２つが存在することとなる。したがって、図中（１）に示すようにビーム移動方向前方に記録再生用ビームを配置することにより前方からの磁壁移動信号のみの検出ができる。また、同様に図中（２）に示すようにビーム移動方向後方に再生用ビームを配置した場合でも、後方からの磁壁移動信号のみの検出が可能となる。
【００１８】
どちらの場合においても、図１０（ｄ）に示すような記録マーク列を記録再生用ビームで再生することにより再生信号（ｅ）、さらに２値化信号（ｆ）が得られる。なお、光ビームの照射による温度勾配を利用し、記録層の記録データを変化させることなく再生層の記録マークの磁壁を移動させ、該光ビームの反射光の偏光面の変化を検出し、記録マークを再生するこの光磁気記録再生方法によれば、図１１に示すように再生用ビーム中に含まれる磁化状態は全て同じになるため、図１０（ｅ）に示すように再生信号が矩形状になり、再生信号振幅を低下させることなく光の回折限界以下の周期の記録マークの再生が可能となり、記録密度ならびに転送速度を大幅に向上できる光磁気記録媒体、再生方法が可能となる。
【００１９】
そこで本発明は、上記開示の高密度記録信号再生方法の問題点を解決するためになされたものであり、再生装置を複雑化することなく、再生用の光ビーム自身による媒体の加熱によって良好な高密度記録信号が得られる磁壁移動検出型の信号再生方法を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的は下記の信号再生方法によって達成される。
【００２１】
少なくとも、第１、第２、第３の磁性層が室温において交換結合して順次積層されており、該第１の磁性層は、該第３の磁性層に比べて相対的に磁壁抗磁力が小さな磁性膜からなり、該第２の磁性層は、該第１の磁性層および第３の磁性層よりもキュリー温度の低い磁性膜からなる磁性記録媒体からの記録信号の再生方法であって、該磁性記録媒体面上に、光ビームを照射して、該第２の磁性層のキュリー温度以上の温度領域を有する温度分布を形成し、該温度領域を該磁性記録媒体に対して相対的に移動させると共に、該温度領域の移動方向前方端部においては、該第１の磁性層の磁壁を該温度領域内高温側へ該磁性記録媒体に対して相対的に移動させ、かつ、該温度領域の移動方向後方端部においては、該第１の磁性層の磁壁を該温度領域内に移動させない強度の再生磁界を印加することを特徴とする信号再生方法である。
【００２２】
更に、上記信号再生方法において、上記再生磁界の磁化配向方向の大きさをＨｒとし、上記温度領域の移動方向前方端部における、上記磁性記録媒体面上の移動方向の温度勾配をＧ１、上記温度領域の移動方向後方端部における、上記磁性記録媒体面上の移動方向の温度勾配をＧ２とし、第１の磁性層の磁壁エネルギー密度、飽和磁化、及び磁壁抗磁力を、それぞれσ、Ｍｓ、及びＨｗとし、媒体温度をＴとした時、
｜Ｇ１｜＞｜Ｇ２｜
を満たす温度分布を形成し、かつ、少なくとも上記第２の磁性層のキュリー温度において、
（｜Ｇ１×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ  ＞  Ｈｒ
＞  （｜Ｇ２×ｄσ／ｄＴ｜／  ２Ｍｓ）−Ｈｗ
を満たす再生磁界Ｈｒを印加することを特徴とする信号再生方法である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の再生方法における作用を説明するめたの模式図である。
【００２４】
図１（ａ）は、本発明の再生方法に用いる磁性記録媒体の模式的断面図である。この媒体の磁性層は、第１の磁性層１１、第２の磁性層１２、第３の磁性層１３が順次積層されてなる。各層中の縦矢印１４は原子スピンの向きを表している。スピンの向きが相互に逆向きの領域の境界部には磁壁１５が形成されている。
【００２５】
図１（ｂ）は、光ビームに対して相対的に移動している上記の磁性記録媒体面上に形成される温度分布を示す図である。この温度分布は、再生用に照射される光ビーム自身によって媒体上に誘起される。ここで、光ビームに対して固定された位置Ｘ１，Ｘ２において、媒体温度が第２の磁性層のキュリー温度Ｔｓに達しており、位置Ｘ１と位置Ｘ２の間の領域では、第１の磁性層と第３の磁性層との間の交換結合が切断されている。この領域を結合切断領域という。
【００２６】
結合切断領域に第１の磁性層中に存在する磁壁が侵入すると、矢印１７で示すように温度のピークに向かって第１の磁性層中の磁壁が媒体上で移動する。この動作原理について以下に説明する。
【００２７】
図２（ｂ）は、図２（ａ）の温度分布が媒体上に形成されている時に、位置Ｘに存在する第１の磁性層中の磁壁に対して作用する力を示した図である。この図では、“＋”の力は図の左側方向への作用、“−”の力は右側方向への作用を示すことにする。
【００２８】
温度分布に対応して、第１の磁性層の磁壁エネルギー密度σの分布（図示せず）が形成される。そしてＸ方向に磁壁エネルギー密度σの勾配が生じることにより、位置Ｘに存在する第１の磁性層の磁壁に対して下記式から求められる力Ｆｇ（図２（ｂ））が作用する。
【００２９】
Ｆｇ＝｜ｄσ／ｄＸ｜＝｜ｄσ／ｄＴ｜×｜ｄＴ／ｄＸ｜  ・・・（１）
この力は、磁壁エネルギーの低い方に磁壁を移動させるように作用する。
【００３０】
磁壁に作用する他の力として、外部磁界による力Ｆｅ（図２（ｂ））、第３の磁性層との交換相互作用により第１の磁性層が受ける力Ｆｉ（図２（ｂ））がある。
【００３１】
ここで、温度Ｔにおける第１の磁性層の飽和磁化、磁壁抗磁力、及び膜厚を、それぞれＭｓ，Ｈｗ、及びｈとし、第１の磁性層と第３の磁性層との間の界面磁壁エネルギー密度をσｗとし、外部磁界の磁化容易軸方向の大きさをＨｒとすると、
Ｆｅ＝２Ｍｓ×Ｈｒ                                    ・・・（２）
となり、この力は、外部磁界に対して安定な方向の磁化配向領域が拡大する方向に磁壁を移動させるように作用する。
【００３２】
また、
Ｆｉ＝σｗ／ｈ                                        ・・・（３）
となり、この力は、第１の磁性層と第３の磁性層との間の界面磁壁が消滅する方向に磁壁を移動させるように作用する。第１の磁性層と第３の磁性層との間の界面磁壁が存在せず、第１の磁性層中の磁壁が、第３の磁性層中の磁壁と同じ位置に形成されている場合は、磁壁の移動を妨げる力として作用する。
【００３３】
更に、常に磁壁の移動を妨げる力として、下記式で表せる力Ｆｃ（図２（ｂ））がある。
【００３４】
Ｆｃ＝２Ｍｓ×Ｈｗ                                    ・・・（４）
この他にも磁壁の挙動に影響を与える要因として、反磁界や浮遊磁界の影響、及び、記録マークの側部に形成される磁壁の影響が考えられる。記録マークが閉じた磁壁で囲まれている場合、磁壁の移動方向が磁区拡大方向か縮小方向かによって、磁壁が生成したり消滅したりするため、これが磁壁の挙動に影響を及ぼす。
【００３５】
しかし、反磁界や浮遊磁界による影響は、飽和磁化を小さくしておけば抑制することができる。また、磁壁の生成／消滅の影響は、記録マークの前後の磁壁が独立して形成されるようにすれば排除できる。例えば、記録トラックの両側部において、第１の磁性層の膜面方向の交換相互作用による結合が切断もしくは低減されている媒体を用いて、記録トラックの両側部に跨って記録マークを形成すればよい。
【００３６】
ここでは、反磁界や浮遊磁界の影響、及び、記録マークの側部に形成される磁壁の影響は、上述のように媒体が調整され、無視できるレベルに抑制されているものとして、考慮に入れないで議論する。
【００３７】
いま、第１の磁性層の磁化は、着目した原子スピンの向きと同一方向に発現しているものとし、外部磁界を、膜面垂直下向き方向に印加した場合を考える。また、説明の簡略化のために下向きの磁化状態の領域中に上向きの微小磁区が孤立して形成されている場合について説明する。
【００３８】
図３及び図４に、加熱領域に対して相対的に、図の右から左に媒体が移動して、孤立磁区が結合切断領域を通過する際の、磁区の前後の磁壁に作用する力とそれによる磁壁の挙動の関係を示す。
【００３９】
図３（ａ）に、加熱領域前方において第１の磁性層中の磁壁に作用する力を示す。
【００４０】
結合切断領域よりも充分右側の領域では、第３の磁性層との交換相互作用により第１の磁性層が受ける力Ｆｉが支配的であり、第１の磁性層中の磁壁は、第３の磁性層中の磁壁と同一の位置に固定され、界面磁壁が存在しない状態になっている。この場合、Ｆｉは媒体上での磁壁の移動を妨げる力として作用している。
【００４１】
前方の磁壁３１（図３（ｂ））の場合、磁壁の左側領域の第１の磁性層の磁化配向が下向きになっており右側領域の磁化配向が上向きになっている。この磁壁には、外部磁界によって右側方向へ磁壁を移動させようとする力 −Ｆｅ が作用している。
【００４２】
この磁壁が加熱領域の右側から結合切断領域に近づいてくると、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの勾配により、高温側即ち左側方向へ磁壁を移動させようとする力 ＋Ｆｇ が作用する。
【００４３】
従って、図３（ｂ）に示したように、
−Ｆｅ＋Ｆｇ＞Ｆｉ＋Ｆｃ                              ・・・（５）
（図３（ａ）参照）が満たされる位置Ｘ３に磁壁が到達すると、第１の磁性層中の磁壁が、左側方向へ媒体に対して相対的に移動する。位置Ｘ４まで移動すると式（５）の関係が成立しなくなり（図３（ａ）参照）、媒体上では磁壁の移動が停止する。その後、媒体の移動に伴って、図３（ｃ）に示したように、位置Ｘ５まで移動するが、これより左側まで移動しようとすると右側方向へ作用する力によって位置Ｘ５に戻される。即ち、磁壁はこの位置で加熱領域に対して相対的に停止して、媒体に対しては相対的に右側方向へ移動し続けることになる。
【００４４】
次に、この状態から後続の磁壁３２が結合切断領域に侵入するときの磁壁の挙動を考える。
【００４５】
この場合、磁壁の左側領域の第１の磁性層の磁化配向が上向きになっており右側領域の磁化配向が下向きになっている。この磁壁には、外部磁界によって左側方向へ磁壁を移動させようとする力 ＋Ｆｅ が作用している。
【００４６】
また、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの勾配により、高温側即ち左側方向へ磁壁を移動させようとする力 ＋Ｆｇ が作用する。
【００４７】
従って、図３（ｄ）に示したように、
＋Ｆｅ＋Ｆｇ＞Ｆｉ＋Ｆｃ                              ・・・（６）
が満たされる位置Ｘ６に後続の磁壁が到達すると、第１の磁性層中の磁壁が、左側方向へ媒体に対して相対的に移動する。位置Ｘ５には既に前方の磁壁が存在するのでここまで移動すると両方の磁壁が消滅し、加熱領域内の磁化配向が全部下向きになる。
【００４８】
さて一方、第３の磁性層は磁壁抗磁力が充分に大きいため、第３の磁性層中の磁壁は媒体に対して相対的に移動することなく初期状態を保持する。そして媒体の移動に伴って加熱領域に対しては相対的に左側方向へ移動して行く。
【００４９】
次に前方向について説明する。
【００５０】
第３の磁性層中の孤立磁区の媒体進行方向前方の磁壁４１（図４（ｂ））が位置Ｘ２に到達して更に左側に抜けて行くと、第１の磁性層と第３の磁性層との間に再び交換相互作用が働き始める。第３の磁性層中の孤立磁区内のスピンは上向きであるが、前方の磁壁４１が位置Ｘ２（図４（ｂ））に到達した時点では位置Ｘ２の近傍領域の第１の磁性層のスピンは下向きになっているため、この磁壁４１（図４（ｂ））の右側領域ではスピンが反平行になって第１の磁性層に界面磁壁が形成される。ある程度の領域にわたって界面磁壁が形成されると、蓄積された界面磁壁エネルギーが磁区の核形成に必要なエネルギーを上まわってこの部分の第１の磁性層が磁化反転する（図４（ｂ））。
【００５１】
この時、まず、核形成した部分の周囲に磁壁が形成される。記録トラックの側部の磁壁は無視できるものとしてトラック方向のみに着目すると、界面磁壁が形成されている領域の第１の磁性層中の前後二カ所に磁壁４３及び４４（図４（ｂ））が形成されることになる。以下に述べるように、これらの磁壁が、瞬時にそれぞれ左と右に移動することにより第１の磁性層が磁化反転する。
【００５２】
左側に移動した磁壁４３は第３の磁性層中の磁壁４１に対応した位置まで移動すると界面磁壁が消滅して停止し、その後は媒体の移動に伴って、第３の磁性層中の磁壁と共に加熱領域に対して相対的に左側方向へ移動して行く。（左側の磁壁４３は最初から第３の磁性層中の磁壁４１に対応した位置に形成されるとも考えられる。）
では、右側に移動した磁壁４４はどこで停止するか。それは、この磁壁４４に作用する力の支配関係で以下のように決まる。
【００５３】
まず、磁壁４４の左側領域の第１の磁性層の磁化配向が上向きになっており右側領域の磁化配向が下向きになっているので、外部磁界によって左側方向へ磁壁４４を移動させようとする力 ＋Ｆｅ が作用している。また、温度勾配に伴う磁壁エネルギーの勾配により、高温側即ち右側方向へ磁壁４４を移動させようとする力 −Ｆｇ が作用する。更に、第３の磁性層との交換相互作用により、第１の磁性層と第３の磁性層との間の界面磁壁が消滅する方向即ち右側方向へ磁壁４４を移動させようとする力 −Ｆｉ が作用する。
【００５４】
従って、図４（ｂ）に示したように、
＋Ｆｅ−Ｆｇ−Ｆｉ＞−Ｆｃ                            ・・・（７）
（図４（ａ）参照）が満たされる位置Ｘ７まで移動すると停止する。媒体の移動に伴って、加熱領域に対して相対的に左側方向へ移動しようとすると式（７）の関係が崩れて再び位置Ｘ７まで戻される。即ち、加熱領域に対して相対的に停止して、媒体に対しては相対的に右側方向へ移動し続けることになる。
【００５５】
次に、第３の磁性層中の孤立磁区の媒体進行方向後方の磁壁４２が位置Ｘ２に到達して更に左側に抜けて行くと、第１の磁性層と第３の磁性層との間に再び交換相互作用が働き始める。
【００５６】
後方の磁壁４２の左側領域の第３の磁性層のスピンは上向きであるが、この磁壁４２が位置Ｘ２に到達した時点では、第１の磁性層中の位置Ｘ７に磁壁４４が存在し、この磁壁４４の右側領域の第１の磁性層の磁化配向は下向きになっているため、位置Ｘ２と位置Ｘ７の間の領域ではスピンが反平行になっており界面磁壁が形成されている（図４（ｃ））。
【００５７】
しかし、第３の磁性層中の磁壁が位置Ｘ７に到達すると、形成されていた界面磁壁は消滅し、第３の磁性層との交換相互作用による力Ｆｉが磁壁４４の媒体上での移動を妨げる力として作用するようになり、この後はＦｉが支配的となって、媒体の移動に伴って、第１の磁性層中の磁壁４４も、第３の磁性層中の磁壁４２と共に加熱領域に対して相対的に左側方向へ移動して行く（図４（ｄ））。
【００５８】
この結果、再生用に照射される光ビームのスポット内では、情報に対応した間隔で形成された磁壁が順次位置Ｘ３及び位置Ｘ６に到達する度に位置Ｘ５へ移動するのが検出される。スポット内で位置Ｘ５より後方の部分は常に下向きに磁化配向しており、後方から磁壁が移動して来ないので、再生用に照射される光ビーム以外の手段を用いることなく、再生用光ビーム自身で所要の温度分布を形成しても、良好な再生信号を得ることができる。
【００５９】
なお、初期状態においてスポット内後方部分の第１の磁性層の磁化配向が上向きになっている場合、下向きに磁化配向している領域が初めて通過するときだけは、後方からの磁壁の移動が発生することになる。第１の磁性層の磁化配向が再生磁界に対して安定に配向している磁化領域を少なくとも１回は通過させた後に再生を行えばなんら問題はない。
【００６０】
図３において、位置Ｘ３及び位置Ｘ６に対応する温度の等温線が記録パターンを分解して行くので、磁壁の移動距離を再生スポットサイズに見合った距離にしておくだけで、分解能は再生スポットサイズと無関係に向上させることが可能であり、光学的回折限界の制約から完全に解放される。
【００６１】
上記式（５）〜（７）を満たすためには、少なくとも第３の磁性層との交換相互作用により第１の磁性層が受ける力Ｆｉ＝０となる位置Ｘ１（図２（ａ））において
Ｆｇ−Ｆｅ＞Ｆｃ                                      ・・・（８）
を満たし、かつ、少なくともＦｉ＝０となる位置Ｘ２（図２（ａ））において
Ｆｇ−Ｆｅ＜Ｆｃ                                      ・・・（９）
を満たす必要がある。
【００６２】
即ち、位置Ｘ１における温度勾配をＧ１、位置Ｘ２における温度勾配をＧ２とした時、
｜ｄσ／ｄＴ｜×｜Ｇ１｜−２Ｍｓ×Ｈｒ  ＞  ２Ｍｓ×Ｈｗ
＞  ｜ｄσ／ｄＴ｜×｜Ｇ２｜−２Ｍｓ×Ｈｒ        ・・・（１０）
を満たす必要がある。
【００６３】
そのためには、
｜Ｇ１｜＞｜Ｇ２｜                                  ・・・（１１）
を満たす温度分布を形成し、かつ、
（｜Ｇ１×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ  ＞  Ｈｒ
＞  （｜Ｇ２×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ        ・・・（１２）
を満たす再生磁界Ｈｒを印加する必要がある。
【００６４】
但し、上述の説明は、あくまでも簡略化したモデルで動作を記述したものである。実際には、第１の磁性層で起こる磁化反転の態様は、磁壁移動モードと一斉回転モードとが混在したような態様をとっているのではないかと考えている。上述の説明では、磁壁の厚さを考慮してないが、第３の磁性層との結合が切れたときに第１の磁性層中の磁壁の厚さが広がって状態遷移して行くことも考えられる。
【００６５】
上述の説明で着目した原子スピンの向きと、発現する磁化の向きとは、各磁性層ごとに、平行の場合と反平行の場合とがありうる。また、原子スピンの向きは、必ずしも膜面に垂直である必要はない。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を適用した実施例について図面を参照しながら説明する。
【００６７】
図５は、本発明の再生方法に用いる磁性記録媒体の層構成の一実施態様を示す模式的断面図である。この態様においては、基板５６上に、下地層５５、第１の磁性層５１、第２の磁性層５２、第３の磁性層５３、上地層５４が順次積層されている。基板５６としては、例えば、ポリカーボネート、アクリル、ガラス等を用いることができる。下地層５５や上地層５４としては、例えば、ＳｉＮ，ＡｉＮ，ＳｉＯ，ＺｎＳ，ＭｇＦ，ＴａＯなどの誘電体材料が使用できる。磁壁の移動を光学的に検出するのでなければ、必ずしも透光性材料である必要はない。磁性層以外の層は必須のものではない。磁性層の積層順序を逆にしてもよい。また、この構成に、更にＡｌ，ＡｌＴａ，ＡｌＴｉ，ＡｌＣｒ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕなどからなる金属層を付加して、熱的な特性を調整してもよい。また、高分子樹脂からなる保護コートを付与してもよい。あるいは、成膜後の基板を貼り合わせてもよい。
【００６８】
これら各層は、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、または連続蒸着などによって被着形成できる。特に各磁性層は、真空を破ることなく連続成膜されることで、互いに交換結合をしている。
【００６９】
上記媒体において、各磁性層５１〜５３は、磁気記録媒体や光磁気記録媒体に一般的に用いられている材料の他、磁気バブル材料や反強磁性材料等、種々の磁性材料によって構成することが考えられる。
【００７０】
例えば、Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒなどの希土類金属元素の一種類あるいは二種類以上が１０〜４０原子％と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの鉄族元素の一種類あるいは二種類以上が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、耐食性向上などのために、これらの合金にＣｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐｔ，Ｉｎなどの元素を少量添加してもよい。
【００７１】
また、Ｐｔ／Ｃｏ、Ｐｄ／Ｃｏなどの白金族−鉄族周期構造膜や、白金族−鉄族合金膜、Ｃｏ−Ｎｉ−ＯやＦｅ−Ｒｈ系合金等の反強磁性材料、磁性ガーネット等の材料も使用可能である。
【００７２】
重希土類−鉄族非晶質合金の場合、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。補償組成にすれば、室温での飽和磁化を０ｅｍｕ／ｃｃにできる。
【００７３】
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。飽和磁化と独立に制御するためには、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。即ち、Ｆｅ１原子％をＣｏで置換することにより、６℃程度のキュリー温度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。Ｃｒ，Ｔｉ，Ａｌ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。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。
【００７４】
磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度は、主として材料元素の選択によって制御するが、下地の状態や、スパッタガス圧等の成膜条件によっても調整可能である。ＴｂやＤｙ系の材料は磁壁抗磁力や磁壁エネルギー密度が大きく、Ｇｄ系材料は小さい。不純物の添加等によって調整することもできる。
【００７５】
膜厚は、成膜速度と成膜時間で制御できる。
【００７６】
本発明の磁性記録媒体へのデータ信号の記録は、磁気記録もしくは熱磁気記録によって、第３の磁性層の磁化配向状態をデータ信号に対応させることによって行う。熱磁気記録には、媒体を移動させながら、第３の磁性層がキュリー温度以上になるようなパワーのレーザ光を照射しながら外部磁界を変調する方式と、一定方向の磁界を印加しながらレーザパワーを変調する方式とがある。後者の場合、光スポット内の所定領域のみが第３の磁性層のキュリー温度以上になる様にレーザ光の強度を調整すれば、光スポットの径以下の記録磁区が形成でき、光の回折限界以上の周期の信号も記録できる。
【００７７】
以下に具体的な実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はその主旨を逸脱しない限りにおいて以下の実施例に限定されるものではない。
【００７８】
［実施例１］
直流マグネトロンスパッタリング装置に、ＢドープしたＳｉ、及びＧｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒの各ターゲットを取り付け、トラッキング用の案内溝の形成されたポリカーボネート基板を基板ホルダーに固定した後、１×１０-5Ｐａ以下の高真空になるまでチャンバー内をクライオポンプで真空排気した。真空排気をしたままＡｒガスを０．５Ｐａとなるまでチャンバー内に導入し、基板を回転させながら、ターゲットをスパッタして各層を成膜した。
【００７９】
まず最初に、下地層としてＳｉＮ層を８０ｎｍ成膜した。引き続き、第１の磁性層としてＧｄＦｅＣｒ層を膜厚（ｈ１）３０ｎｍ、第２の磁性層としてＴｂＦｅＣｒ層を膜厚（ｈ２）１０ｎｍ、第３の磁性層としてＴｂＦｅＣｏＣｒ層を膜厚（ｈ３）８０ｎｍに順次成膜した。最後に、保護層としてＳｉＮ層を６０ｎｍ成膜した。
【００８０】
ＳｉＮ層成膜時にはＡｒガスに加えてＮ2ガスを導入し、直流反応性スパッタにより成膜した。各磁性層は、Ｇｄ，Ｔｂ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｃｒの各ターゲットに投入するパワーの比によって組成比を制御した。
【００８１】
組成比は、各磁性層とも補償組成近傍の組成になるように調整し、また、第１の磁性層のキュリー温度（Ｔｃ１）が２２０℃、第２の磁性層のキュリー温度（Ｔｃ２）が１６０℃、第３の磁性層のキュリー温度（Ｔｃ３）が２９０℃程度となるように調整した。
【００８２】
記録再生は、従来より一般的に使用されている磁界変調記録用の磁気ヘッドの搭載されている光磁気ディスク評価装置を用いて、媒体を線速１．５ｍ／ｓｅｃで回転させて行なった。
【００８３】
記録時には、記録再生用レーザを４ｍＷで直流照射しながら磁界を±２００ Ｏｅで変調することにより、第３の磁性層のキュリー温度以上に加熱した後の冷却過程で、磁界の変調に対応した上向き磁化領域と下向き磁化領域とのパターンを形成した。
【００８４】
初めに、０．４５μｍのマークを４．５μｍ周期で記録して、再生用レーザのパワーＰｒを、０．８ｍＷ及び１．５ｍＷとして再生した。この時オシロスコープ上で観察された信号波形を、それぞれ図６（ａ）及び（ｂ）に示す。
【００８５】
再生用レーザ自身で加熱した場合、通常、媒体面上の照射スポットの内部に温度分布のピークが形成される。そして、照射スポットの前方と後方とに温度Ｔｓの等温線が形成される。この結果、前後の温度Ｔｓの等温線からのピーク温度位置への磁壁の移動が重畳されて、再生スポットで検出されることになる。このため再生信号のノイズが高くなる。
【００８６】
そして、加熱再生スポットが媒体に対して相対的に移動していると、熱は加熱再生スポットの後方により多く蓄積される。このため、温度分布のピークは、加熱再生スポット内部の、中心より後方に偏った位置に形成される。
【００８７】
再生パワー０．８ｍＷでは、磁壁移動開始可能な温度Ｔｓに達しておらず、従来の再生方式と同様の再生が行われている。図６（ａ）のように、４．５μｍ周期の孤立マークは従来の再生方式でも充分再生可能であるから、通常の再生波形が観察されている。
【００８８】
再生パワーを１．５ｍＷまで上昇させると、温度Ｔｓ以上に達する領域ができ、図６（ｂ）のように、磁壁移動による、本発明の再生方式に特有の矩形波形が現れた。この時、振幅の異なる二つの矩形波形が、同時に一定の遅延を持って観察された。振幅の大きな矩形波形が、再生スポット進行方向前方に形成される温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波形であり、振幅の小さな矩形波形が、後方の温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波形である。磁壁移動の終着点となる温度分布のピークが、再生スポットの中心より後方に偏った位置に形成されるため、後方の温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動による信号波形は振幅が小さくなる。各信号波形の立ち上がりは記録マークの前部の磁壁の移動による信号レベルの変化であり、立ち下がりは記録マークの後部の磁壁の移動による信号レベルの変化である。前方からの信号の立ち上がりと立ち下がりがなまっているのは、前方の温度Ｔｓの等温線が、再生スポットの内部に形成されているため、磁壁移動開始前の磁化状態も検出されるためである。
【００８９】
さて、ここで、再生パワーを１．５ｍＷにしたまま、膜面垂直方向に２００ Ｏｅの再生磁界を印加したところ、図７のように、振幅の小さな矩形波形は全く見られなくなり、前方のＴｓ等温線からの磁壁移動のみを検出できるようになった。即ち、再生磁界を印加することにより、レーザスポット後方の温度Ｔｓの等温線からの磁壁移動を抑止し、前方のＴｓ等温線からのみ磁壁移動させることができた。
【００９０】
膜面垂直下向き５００〜０ Ｏｅ、上向き０〜５００ Ｏｅの範囲で再生磁界強度を変化させたところ、上向き下向きとも１８０〜３５０ Ｏｅの範囲で良好な再生信号が得られた。１８０ Ｏｅ以下では後方からの磁壁移動を完全に抑止できず、３５０ Ｏｅ以上では前方からの磁壁移動も安定に行われなくなった。
【００９１】
次に、最短マーク長０．３μｍの１−７変調ランダム信号を同様に記録して、再生パワー１．５ｍＷで再生した。この時のアイパターンを図８に示す。図８（ａ）は再生磁界を印加しないで再生した時、図８（ｂ）は膜面垂直方向に２００Ｏｅの再生磁界を印加して再生した時のアイパターンである。再生磁界を印加して再生した時のジッターを測定したところ、ウィンドー幅の１０％程度の良好な値が得られた。
【００９２】
以上のように、適正な強度の再生磁界を印加することにより、再生用レーザと加熱用レーザとを同一のレーザビームで兼用して１ビームで再生しても、良好な再生信号を得ることができた。
【００９３】
［実施例２］
実施例１と同様の媒体を用いて、同様の記録を行った後、媒体の回転数を変えて、線速３ｍ／ｓｅｃ及び６ｍ／ｓｅｃとして、良好な再生信号の得られる再生磁界強度の範囲を調べた。この結果、それぞれ１６０〜３８０ Ｏｅ及び１３０〜４４０ Ｏｅの範囲で良好な再生信号が得られた。
【００９４】
温度分布のシミュレーションによると、線速が早くなるほど前方の温度勾配が急峻になり、後方の温度勾配が緩くなる。
【００９５】
これらの結果は、再生磁界をＨｒとし、前方の温度勾配をＧ１、後方の温度勾配をＧ２とし、第１の磁性層の磁壁エネルギー密度、飽和磁化、及び磁壁抗磁力を、それぞれσ、Ｍｓ、及びＨｗとし、媒体温度をＴとした時、
｜Ｇ１｜＞｜Ｇ２｜
を満たしており、かつ、少なくとも第２の磁性層のキュリー温度において、
（｜Ｇ１×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ  ＞  Ｈｒ
＞  （｜Ｇ２×ｄσ／ｄＴ｜／２Ｍｓ）−Ｈｗ
を満たしていた。
【００９６】
実験データ例を示すと、
キューリー温度 ＝ １６０ ℃
ｄσ／ｄＴ ＝ −７．０×１０-3 erg/cm2・℃
Ｍｓ ＝ ２０ emu/cm3
Ｈｗ ＝ ２０ Oe
Ｇ１ ＝ −２．３２×１０6 ℃/cm（線速３ m/secの場合）
Ｇ２ ＝   １．０２×１０6 ℃/cm（線速３ m/secの場合）
Ｇ１ ＝ −２．６６×１０6 ℃/cm（線速６ m/secの場合）
Ｇ２ ＝   ０．８５×１０6 ℃/cm（線速６ m/secの場合）
となる。
【００９７】
［実施例３］
実施例１と同様の媒体を用いて、最短マーク長０．３μｍの１−７変調ランダム信号を同様に記録して、再生パワー１．５ｍＷで再生した。この時、実施例１と同様の膜面垂直成分に加えて、面内方向成分を有する再生磁界を印加して再生したところ、ウィンドー幅の７％程度の良好な値が得られ、ジッターが改善された。
【００９８】
以上述べた例の他、本発明の再生方法は、磁気光学効果による偏光面の変化に限らず、磁壁の移動によって生ずる別の変化を検出して再生するものであってもよい。本発明の再生方法に用いられる磁性記録媒体の記録膜は、磁性材料であれば垂直磁化膜でなくてもよい。また、各磁性層の界面は必ずしも明瞭急峻である必要はなく、膜厚方向に徐々に特性の変化している構成であってもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の効果は、再生装置を複雑化することなく、再生用の光ビーム自身による媒体の加熱によって、光学的な回折限界を越えた高密度記録信号が再生可能な再生方法を提供できることにある。また、その再生信号品質を向上できることにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１〜第３の磁性層を有する磁性記録媒体を使用した場合の再生方法の概念を模式的に示した図である。（ａ）は、再生状態における媒体の断面を示し、各磁性層のスピンの配向状態を模式的に示してある。（ｂ）は、（ａ）に示されている位置における媒体上の温度分布を示している。
【図２】（ａ）は、本発明による媒体上に形成されるＸ方向の温度分布の例を示す。（ｂ）は、本発明による（ａ）で示された温度分布が媒体上に形成されている時に、位置Ｘに存在する第１の磁性層中の磁壁に対して作用する力を示した図である。“＋”の力は図の左側方向への作用、“−”の力は右側方向への作用を示す。
【図３】本発明による、加熱領域前方において、加熱領域に対して相対的に、図の右から左に媒体が移動して、孤立磁区が結合切断領域に侵入する際の、磁区の前後の磁壁に作用する力とそれによる磁壁の挙動の関係を示した図である。
【図４】本発明による、加熱領域後方において、加熱領域に対して相対的に、図の右から左に媒体が移動して、孤立磁区が結合切断領域を抜けて行く際の、磁区の前後の磁壁に作用する力とそれによる磁壁の挙動の関係を示した図である。
【図５】本発明の磁性記録媒体の層構成の一実施態様を示す模式的断面図である。
【図６】０．４５μｍのマークを４．５μｍ周期で記録した時の、オシロスコープ上で観察された再生信号波形を示す図である。図６（ａ）は、再生用レーザのパワーＰｒを０．８ｍＷとした時、図６（ｂ）は、Ｐｒを１．５ｍＷとした時の信号波形である。
【図７】０．４５μｍのマークを４．５μｍ周期で記録した後、膜面垂直方向に２００Ｏｅの再生磁界を印加した時の、オシロスコープ上で観察された再生信号波形を示す図である。再生用レーザのパワーＰｒを１．５ｍＷとした時の信号波形である。
【図８】最短マーク長０．３μｍの１−７変調ランダム信号を記録して、再生パワー１．５ｍＷで再生した時のアイパターンを示す。図８（ａ）は再生磁界を印加しないで再生した時、図８（ｂ）は膜面垂直方向に２００ Ｏｅの再生磁界を印加して再生した時のアイパターンである。
【図９】光磁気記録装置の構成を示す図である。
【図１０】光磁気記録装置の記録再生動作を説明するための図である。
【図１１】光磁気記録装置の再生動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１１  第１の磁性層
１２  第２の磁性層
１３  第３の磁性層
１４  原子スピンの向き
１５  磁壁
１６  加熱兼再生用光ビーム
１７  磁壁の移動方向
１８  媒体の移動方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003647219.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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