(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光磁気記録膜と、補助磁性膜と、該補助磁性膜と該光磁気記録膜との間に設けられた非磁性膜とを備え、再生光を照射したときに該光磁気記録膜の記録磁区を該補助磁性膜に磁気的に転写させて信号再生を行う光磁気記録媒体において、
該補助磁性膜が臨界温度を超えると面内磁化膜から垂直磁化膜に転移する少なくとも一層の磁性膜であり、
該光磁気記録膜が室温以上の温度で垂直磁化膜であり、且つ、該補助磁性膜のキュリー温度、臨界温度及び補償温度をそれぞれＴC、ＴCR及びＴCOMPとし、該光磁気記録膜のキュリー温度をＴCOとすると、該光磁気記録膜及び該補助磁性膜が以下の関係を満たし、
ｉ）室温＜ＴCR＜ＴCOMP＜ＴC
ii）ＴCR＜ＴC0
該補助磁性膜の磁気特性を利用して再生時に、該補助磁性膜に該光磁気記録膜の記録磁区より大きな磁区が転写されることを特徴とする光磁気記録媒体。
【請求項２】
上記光磁気記録膜上に第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜が順次積層された光磁気記録媒体であって、
上記光磁気記録膜、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴC0、ＴC1及びＴC2とし、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜の上記臨界温度をそれぞれＴCR1及びＴCR2としたときに、上記光磁気記録膜、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜が、室温＜ＴCR2＜ＴCR1＜ＴC0，ＴC1，ＴC2となる関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項３】
上記光磁気記録膜が、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ及びＴｂＤｙＦｅＣｏからなる群から選ばれた希土類−遷移金属膜であり、第１及び第２補助磁性膜が、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ及びＧｄＤｙＦｅＣｏからなる群から選ばれた希土類−遷移金属膜であることを特徴とする請求項２に記載の光磁気記録媒体。
【請求項４】
上記光磁気記録膜の記録磁区の径以下の大きさの磁区が第１補助磁性膜に転写されるように再生光パワー及び第１補助磁性膜の臨界温度ＴCR1が決定されていることを特徴とする請求項２に記載の光磁気記録媒体。
【請求項５】
上記光磁気記録膜が、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ及びＴｂＤｙＦｅＣｏからなる群から選ばれた希土類−遷移金属膜であり、上記補助磁性膜が、ＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ及びＧｄＤｙＦｅＣｏからなる群から選ばれた希土類−遷移金属膜であることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項６】
上記光磁気記録膜と上記補助磁性膜との間に働く静磁結合力により、上記光磁気記録膜の記録磁区が上記補助磁性膜に転写されることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項７】
上記光磁気記録膜の記録磁区の径以上の大きさの磁区が上記補助磁性膜に転写及び形成されるように再生光パワー及び上記補助磁性膜の臨界温度ＴCRが決定されていることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項８】
再生光を照射したときの光磁気記録媒体の最高到達温度におけるカー回転角θｋが上記補助磁性膜のカー回転角θｋ以上であり且つ雰囲気温度以上で垂直磁化膜である再生用磁性膜が、上記補助磁性膜の再生光入射側に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光磁気記録媒体。
【請求項９】
室温で垂直磁化膜である光磁気記録膜を有する光磁気記録媒体に再生光を照射して磁気光学効果の大きさを検出することにより記録された信号を再生する光磁気記録媒体の再生方法において、
該光磁気記録媒体として、臨界温度を超えると面内磁化膜から垂直磁化膜に転移する補助磁性膜を非磁性膜を介して該光磁気記録膜上に備え、該光磁気記録膜及び該補助磁性膜が、該光磁気記録膜及び該補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴCO及びＴCとし、該補助磁性膜の臨界温度をＴCRとしたときに、室温＜ＴCR＜ＴCO，ＴCとなる関係を満たす光磁気記録媒体を用い、
該補助磁性膜が、該補助磁性膜の補償温度をＴCOMPとしたときに、室温＜ＴCR＜ＴCOMP＜ＴCとなる関係を満たす磁気特性を有し、
該光磁気記録媒体に、再生クロックと同一周期または再生クロックの整数倍の周期で再生光パワーＰｒ1及びＰｒ2にパワー変調された再生光を照射することによって記録信号を再生し、該再生光パワーＰｒ1及びＰｒ2の一方の再生光パワーが該補助磁性膜の磁区拡大を生じさせる再生光パワーであることを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、光磁気記録媒体及びその再生方法に関し、更に詳しくは、再生光スポットよりも極めて小さい微小記録磁区を拡大して再生することができる高密度記録に適した光磁気記録媒体及びその再生方法に関する。
背景技術
光磁気記録媒体は記録情報の書き換えが可能であり、記憶容量が大きく、しかも信頼性が高い記録媒体であるため、コンピュータメモリ等として実用化され始めている。しかし、情報量の増大と装置のコンパクト化に伴い、より一層の高密度記録再生技術が要請されている。光磁気記録媒体に情報を記録するには、レーザー光を光磁気記録媒体に照射しながら、記録信号に応じた極性の磁界を昇温した部分に印加する磁界変調法が用いられている。この方法は、オーバーライト記録が可能であり、しかも、高密度な記録、例えば、０．１５μｍの最短マーク長での記録が達成されている。また、一定の印加磁界の下で記録信号に応じてパワー変調した光を照射して記録する光変調記録方式も実用化されている。
ところで、高密度に記録された記録マークを再生するために、再生光ビームのスポット径によって決まる光学的再生分解能が問題となる。例えば、スポット径が１μｍの再生光を用いて磁区長０．１５μｍの微小マークを識別して再生することは不可能である。このような再生光の光学的スポット径による再生分解能の制約をなくすためのの１つのアプローチとして、例えば、Journal of Magnetic Society of Japan, Vol. 17 Supplement No. S1, pp. 201 (1993) に記載されているような磁気超解像技術（ＭＳＲ）が提案されている。これは、光磁気記録媒体に再生光が照射された時に再生光スポット内部の磁性膜に温度分布が生じることを利用して、スポット内に磁気的マスクを発生させ、信号の再生に寄与する実効的なスポット径を縮小させたものである。この技術を用いれば、実際の再生光スポット径を縮小させずに、再生分解能を向上させることができる。しかし、この手法では、磁気的マスクにより実効的なスポット径を小さくする為、再生出力に寄与する光量が低下し、その分、再生Ｃ／Ｎが低下してしまう。この結局、充分なＣ／Ｎを得ることは困難となる。
特開平１−１４３０４１号公報には、室温で互いに磁気的に結合した第１磁性膜、第２磁性膜及び第３磁性膜を有し、第１，第２及び第３磁性膜のキュリー温度をＴC1，ＴC2及びＴC3とするとき、ＴC2＞室温で且つＴC2＜ＴC1，ＴC3とされ、第１磁性膜の保磁力ＨC1は第２磁性膜のキュリー温度ＴC2近傍で充分小さく、第３磁性膜の保磁力ＨC3は室温からＴC2より高い所要の温度ＴPBまでの温度範囲で所要の磁場よりも充分大きい光磁気記録媒体を用いて、第１磁性膜の記録磁区を拡大させて再生を行う光磁気記録媒体の再生方法が開示されている。この方法は、再生光照射時の媒体の温度上昇を利用し、第１及び第３磁性膜の磁気的結合を遮断させ、その状態で記録磁区に働く反磁界と外部印加磁界とにより第１磁性膜の磁区を拡大させている。なお、この技術では、再生時の読み出し部の温度よりも低くキュリー温度を設定した第２磁性膜を用いているが、本発明ではそのような磁気特性の磁性膜は用いていない。
本発明は、特開平１−１４３０４１号公報に記載された方法と異なる方法で前記従来技術の問題点を解決するとともに、微小磁区が記録された場合でも充分なＣ／Ｎで再生信号が得られる光磁気記録媒体及びその信号再生方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の第１の態様に従えば、光磁気記録膜と補助磁性膜とを備え、再生光を照射したときに上記光磁気記録膜の記録磁区を上記補助磁性膜に磁気的に転写させて信号再生を行う光磁気記録媒体において、
上記補助磁性膜が臨界温度を超えると面内磁化膜から垂直磁化膜に転移する少なくとも一層の磁性膜であり且つ上記光磁気記録膜が室温以上の温度で垂直磁化膜であり、
上記補助磁性膜の磁気特性を利用して再生時に上記補助磁性膜に上記光磁気記録膜の記録磁区よりも大きな磁区を転写させることができる光磁気記録媒体が提供される。
本発明の光磁気記録媒体はさらに下記２つのタイプの光磁気記録媒体に分類することができる。第１のタイプの光磁気記録媒体は、図２Ａ及図２Ｂに示したように、光磁気記録膜６上に第１補助磁性膜５及び第２補助磁性膜４が順次積層された構造を有し、光磁気記録膜６、第１補助磁性膜５及び第２補助磁性膜４が、光磁気記録膜、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴC0、ＴC1及びＴC2とし、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜の上記臨界温度をそれぞれＴCR1及びＴCR2としたときに、室温＜ＴCR2＜ＴCR1＜ＴC0，ＴC1，ＴC2となる関係を満たす磁気特性を有する。第１補助磁性膜５及び第２補助磁性膜４は、図３に示すように室温から室温以上のある臨界温度（ＴCR）までは面内磁化膜であり、ＴCR以上では垂直磁化膜になるという磁気特性を有している。光磁気記録膜６は室温以上で垂直磁化膜である。
第１のタイプの光磁気記録媒体の動作（再生）原理を以下に説明する。図２Ａに、光変調記録方式等により光磁気記録膜６に記録磁区を書き込んだ後、再生前の各層の磁化状態を示す。この媒体に、磁性膜の最高到達温度が、所望の温度になるような適当なパワーの再生光を照射すると、まず、第１補助磁性膜５中の温度がＴCR1以上となった領域に、光磁気記録膜６中の垂直磁化の磁区２２が転写される。その際に、図８に示した再生光が照射された場合の媒体内の温度プロファイルを考慮して、光磁気記録膜６中の磁区と同じ大きさかまたはそれより小さい磁区２１が第１補助磁性膜５に転写されるように再生パワー及びＴCR1を設定する。
次いで第１補助磁性膜５に転写された磁区２１は第２補助磁性膜４に転写される。本発明では、第１及び第２補助磁性膜はそれらの臨界温度がＴCR2＜ＴCR1となるように設定されているため、図８の媒体内の温度プロファイルに示すように、第２補助磁性膜中の垂直磁化状態となりうる領域は、第１補助磁性膜中のそれよりも径が大きくなる。このため、図２Ｂに示すように、第２補助磁性膜４中の転写磁区２３は第２補助磁性膜中の垂直磁化状態となりうる領域内の垂直磁気異方性と第１補助磁性膜５中の垂直磁化からの交換結合力とにより拡大される。この磁区拡大は、第１補助磁性膜５中の図２ＢのＷで示した領域の面内磁化が光磁気記録膜６の磁区Ｓから第２補助磁性膜４への交換結合力を弱めていることからも促進されているといえる。上記磁区拡大により、面内磁化の磁気的マスクによる再生出力に寄与する光量の低下を低減し、高Ｃ／Ｎ比の再生が可能となる。
第２補助磁性膜４の磁区２３の拡大の効果は、第２補助磁性膜４中の転写磁区が再生光スポット径以上に拡大されたときに最大になる。この状態では、光磁気記録膜６中に記録された磁区の大きさや形状に関係しない、第２補助磁性膜４の性能指数と再生ビーム光のみによって決まる極めて大きい再生出力が得られる。再生後、即ち再生レーザー光の照射部が移動した後は、読み出し部はＴCR2以下に冷却され、第１と第２の各補助磁性膜は面内磁化状態となり、図２Ａの状態に戻る。以上のような再生動作時の温度においても、光磁気記録膜６の保磁力は充分大きいために、磁化として記録された情報は完全に保持されている。
本発明の第２のタイプの光磁気記録媒体は、図７に示すように、補助磁性膜８と光磁気記録膜１０との間に非磁性膜９を備え、光磁気記録膜１０及び補助磁性膜８が、光磁気記録膜及び補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴCO、ＴCとし、補助磁性膜の上記臨界温度をそれぞれＴCRとしたときに、室温＜ＴCR＜ＴCO，ＴCとなる関係を満たす磁気特性を有することを特徴とする。
第２のタイプの光磁気記録媒体の再生原理を説明する。図６Ａに光変調記録方式等により図７に示した媒体の光磁気記録膜１０に記録磁区を書き込んだ後、再生を行う前の補助磁性膜８、非磁性膜９及び光磁気記録膜１０の磁化状態を概略的に示す。この光磁気記録媒体に、磁性膜の最高到達温度が、所望の温度になるような適当なパワーの再生光を照射すると、補助磁性膜８中に、ＴCR以上となり垂直磁化状態となりうる領域が発生する。その領域の大きさが光磁気記録膜１０に記録されている磁区Ｍの径以上、好ましくは再生光スポット径以上となるようにＴCR及び再生パワーが設定されている。また、補助磁性膜８は、その保磁力が、ＴCR以上の領域内の温度分布に対応して図９に示すような分布をし、最高到達温度となる領域及びその近傍でその値が充分小さくなるような磁気特性を有している。
光磁気記録膜１０はＴCR以上の領域内の温度分布に対応して図９に示すような磁化の分布を有し、最高到達温度となる領域及びその近傍でその値が充分大きくなるような磁気特性を有している。各磁性膜の磁気特性を上記のように設定したため、光磁気記録膜１０中の温度が高く且つ磁化が充分大きい領域の磁区Ｍのみが、磁区Ｍの領域で作用する光磁気記録膜１０と補助磁性膜８間の大きな静磁結合力により、補助磁性膜８中の温度が高く且つ保磁力が充分小さい領域に転写される。これにより、まず充分な再生分解能が得られる。
次いで、補助磁性膜８に転写された磁区６３は、ＴCR以上の領域内の垂直磁気異方性と転写された磁区からの交換結合力により、図６Ｂに示したように拡大すると考えられる。この磁区拡大により第１のタイプの光磁気記録媒体と同様に再生信号が増大され、Ｃ／Ｎが向上する。再生後、即ち再生レーザー光が移動した後、読み出し部はＴCR以下に冷却され、補助磁性膜８は面内磁化膜となり、図６Ａの状態に戻る。
本発明の第２の態様に従えば、室温以上の温度で垂直磁化膜である光磁気記録膜を有する光磁気記録媒体に再生光を照射して磁気光学効果の大きさを検出することによって記録された信号を再生する光磁気記録媒体の再生方法において、
上記光磁気記録媒体として、光磁気記録膜上に第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜が順次積層され、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜は臨界温度を超えると面内磁化膜から垂直磁化膜に転移する磁性膜であって、上記光磁気記録膜、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜が、該光磁気記録膜、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴC0、ＴC1及びＴC2とし、第１補助磁性膜及び第２補助磁性膜の上記臨界温度をそれぞれＴCR1及びＴCR2としたときに、室温＜ＴCR2＜ＴCR1＜ＴC0，ＴC1，ＴC2となる関係を満たす磁気特性を有する光磁気記録媒体を用い、
上記光磁気記録媒体に、再生クロックと同一周期または整数倍の周期でパワー変調された再生光を照射することによって記録信号を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法が提供される。
また、本発明の第３の態様に従えば、室温以上の温度で垂直磁化膜である光磁気記録膜を有する光磁気記録媒体に再生光を照射して磁気光学効果の大きさを検出することによって記録された信号を再生する光磁気記録媒体の再生方法において、
上記光磁気記録媒体として、臨界温度を超えると面内磁化膜から垂直磁化膜に転移する補助磁性膜を非磁性膜を介して光磁気記録膜上に備え、上記光磁気記録膜及び補助磁性膜が、該光磁気記録膜及び補助磁性膜のキュリー温度をそれぞれＴC0、ＴCとし、補助磁性膜の上記臨界温度をそれぞれＴCRとしたときに、室温＜ＴCR＜ＴC0，ＴCとなる関係を満たす磁気特性を有する光磁気記録媒体を用い、
上記光磁気記録媒体に、再生クロックと同一周期または整数倍の周期でパワー変調された再生光を照射することによって記録信号を再生することを特徴とする光磁気記録媒体の再生方法が提供される。
上記再生光が、再生クロックと同一周期または整数倍の周期で再生光パワーＰｒ1及びＰｒ2にパワー変調されており、上記Ｐｒ1及びＰｒ2の一方の再生光がパワーが上記補助磁性膜の磁区拡大を生じさせるパワーであることが望ましい。
ここで、本発明の第３の態様に従う再生方法の原理説明を図１１の再生方法の模式図を用いて説明する。この再生方法では図６に示した第２のタイプの光磁気記録媒体を使用する。最初に、光磁気記録媒体に第２のタイプの光磁気記録媒体に光変調記録方式等を用いて図１１(a)に示したような所定の記録パターンを記録する。図中、記録マークは、最短マークピッチＤＰで記録し、記録マーク長ＤＬはＤＬ＝ＤＰ／２となるように設定する。再生時には、再生用レーザー光として、２種類の再生パワーＰｒ2、Ｐｒ1に変調したパルスレーザー光を、図１１(b)に示したように、記録マーク位置に同期した周期ＤＰであり且つ高パワーＰｒ2の発光幅がＤＬとなるように照射する。低い再生パワーＰｒ1の光は常に消去状態（記録マークがない部分）に、高い再生パワーＰｒ2の光は記録状態（記録マークが存在する部分）と消去状態に照射される。図１１(b)に示したような再生パルスレーザーを照射して得られた再生信号波形を図１１(c)に示す。これに対して同トラックを一定の再生光パワーの連続光で再生したときの再生波形を図１１(d)に示す。ここで、Ｐｒ2とＰｒ1のうち、Ｐｒ2は後述するように補助磁性膜８の磁区拡大が生じるような記録パワーとし、Ｐｒ1は磁区拡大が消滅するパワーとなるように選択する。このように再生パワーを選択することにより、パルス光再生で観測される記録状態と消去状態との間の振幅Ｈp1を、一定レーザー光再生での振幅Ｈdcに対して、Ｈp1＞Ｈdcとすることができ、しかも、光磁気記録膜の各磁区に記録された磁化情報を隣接する磁区からの影響を受けることなく独立して拡大再生することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の第１のタイプに属する光磁気記録媒体の積層構造を概念的に示す断面図である。
図２Ａは本発明の第１のタイプに属する光磁気記録媒体の再生前の各層の磁化状態を示す概念図であり、図２Ｂは図２Ａに示した光磁気記録媒体の再生時の各層の磁化状態を示す概念図である。
図３は、本発明の光磁気記録媒体を構成する補助磁性膜の磁気特性を示す図である。
図４は、本発明の実施例１で製造した光磁気記録媒体及び従来型の光磁気記録媒体における再生Ｃ／Ｎと記録マーク長の関係を示すグラフである。
図５Ａは従来型の光磁気記録媒体の積層構造を示す断面図であり、図５Ｂは磁気超解像型の光磁気記録媒体の積層構造を示す断面図である。
図６Ａは本発明の第２のタイプに属する光磁気記録媒体の再生前の各層の磁化状態を示す概念図であり、図６Ｂは図６Ａに示した光磁気記録媒体の再生時の各層の磁化状態を示す概念図である。
図７は、本発明の第２のタイプに属する光磁気記録媒体の積層構造を概念的に示す図である。
図８は、本発明の第１のタイプの光磁気記録媒体に再生光を照射したときの読み出し部の温度プロファイルを示すグラフである。
図９は、本発明の第２のタイプの光磁気記録媒体の補助磁性膜の温度及び保磁力のプロファイル並びに光磁気記録膜の磁化のプロファイルを示すグラフである。
図１０は、本発明の実施例２で製造した光磁気記録媒体の補助磁性膜のカー効果の温度特性を示すグラフである。
図１１は、本発明の光磁気記録媒体の再生方法の原理を説明するタイミングチャートである。
図１２Ａ〜１２Ｅは、本発明の実施例２の光磁気記録媒体を種々の再生パワーの連続光で再生した場合にオシロスコープ上で観測された再生信号波形を示すグラフである。
図１３Ａ〜図１３Ｃは、図１２Ａに示した信号波形が得られる際の光磁気記録媒体の各層の磁化状態を説明する概念図である。
図１４Ａ〜図１４Ｃは、図１２Ｃに示した信号波形が得られる際の光磁気記録媒体の各層の磁化状態を説明する概念図である。
図１５Ａ〜図１５Ｃは、図１２Ｅに示した信号波形が得られる際の光磁気記録媒体の各層の磁化状態を説明する概念図である。
図１６は、実施例２の予備実験で決定した再生パワーＰｒ1及びＰｒ2で変調された再生用パルス光の記録マークに対する照射タイミングを示す図である。
図１７は、図１６に示した再生用パルス光を用いて再生することによって得られた再生信号波形を示すグラフである。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の光磁気記録媒体及びその再生方法の具体例を添付の図面を用いて詳細に説明する。
実施例１
〔第１のタイプに属する光磁気記録媒体の製造〕
本発明の第１のタイプに属する光磁気記録媒体の構造の一例を図１を参照しながら説明する。図１に示すように、第１のタイプに属する光磁気記録媒体１１は片面に所望のプリフォーマットパターン２が形成された透明基板１とプリフォーマットパターン２上に形成された誘電体膜３と、誘電体膜３上に形成された第２の補助磁性膜４と、第２の補助磁性膜４上に形成された第１の補助磁性膜５と、第１の補助磁性膜５上に形成された光磁気記録膜６と、光磁気記録膜６上に形成された保護膜７とからなる。
図１に示した構造において、透明基板１としては、例えばポリカーボネートやアモルファスポレオレフィンなどの透明樹脂材料を所望の形状に成形したものや、所望の形状に形成されたガラス板の片面に所望のプリフォーマットパターン２が転写された透明樹脂膜を密着したものなど光透過性のある任意の基板を用いることができる。誘電体膜３は、膜内で再生用光ビームを多重干渉させ、見かけ上のカー回転角を増加するために設けられるものであって、透明基板１よりも屈折率が大きい、例えばＳｉＮからなる無機誘電体にて形成することができる。保護膜７は、基板１と保護膜７との間に積層される膜体３〜６を腐食等の化学的な悪影響から保護するためのものであって、例えば、ＳｉＮ膜よりなる。光磁気記録膜６は室温以上の温度で垂直磁気異方性を示す垂直磁化膜であり、例えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＤｙＦｅＣｏなどの希土類と遷移金属の非晶質合金が最も好ましいが、Ｐｔ膜とＣｏ膜の交互積層体やガーネット系酸化物磁性体などの他の知られた光磁気記録材料を用いることもできる。
第１補助磁性膜５及び第２補助磁性膜４は、図３に示すように、室温（Ｒ．Ｔ．）から室温以上のある臨界温度（ＴCR）までは面内磁化膜であり、ＴCR以上では垂直磁化膜に転移する磁気特性を有する。なお、本明細書において室温とは光磁気記録媒体が通常使用される雰囲気温度を示し、使用場所に応じて異なり、特に特定の温度に限定されるものではない。図３は、膜面に垂直な方向に外部磁界を印加した場合のカー効果のヒステリシスループから求めたθKR／θKS（θKR：残留カー回転角、θKS：飽和カー回転角）の温度依存性を示したものである。補助磁性膜の材料としては、例えばＧｄＦｅＣｏ、ＧｄＦｅ、ＧｄＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＤｙＦｅＣｏなどの希土類と遷移金属の非晶質合金が最も好ましい。
誘電体膜３、第２補助磁性膜４、第１の補助磁性膜５、光磁気記録膜６及び保護膜７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等のドライプロセスにより形成することができる。
以下に、図１に示した第１のタイプに属する光磁気記録媒体、即ち光磁気ディスクサンプルの作製例を示す。サンプルは、プリフォーマットパターンを有するガラス基板上に、ＳｉＮ膜よりなる誘電体膜と、Ｇｄ25Ｆｅ56Ｃｏ19膜(II)よりなる第２補助磁性膜と、Ｇｄ28Ｆｅ53Ｃｏ19（Ｉ）膜よりなる第１補助磁性膜と、Ｔｂ21Ｆｅ66Ｃｏ13膜よりなる光磁気記録膜と、ＳｉＮ膜よりなる保護膜とを順次スパッタリング法により被着形成して作製した。この場合の各補助磁性膜及び光磁気記録膜の厚さ並びに磁気特性を表１に示す。表中のＴCはキュリー温度を表し、ＴCRは、補助磁性膜の面内磁化膜が垂直磁化膜に変化する臨界的な温度を表わす。
0003786426.tif 000002
上記のように作製したディスクのデータ記録領域に、レーザービームを一定周期のパルス状に照射しながら外部磁界を記録信号に応じて変調させて記録を行う光磁界変調方式を用いて、テスト信号を記録した。記録光パルスのデューティー比は５０％であった。種々の記録マーク長の記録マークが形成されるようにテスト信号を与えた。次いで、対物レンズの開口数ＮＡ＝０．５５、レーザー波長７８０ｎｍのピックアップを用い、線速度７．５ｍ／ｓｅｃ、再生パワー２．５ｍＷ、再生時外部印加磁界をゼロとして種々の長さの記録マークを再生した。再生ＣＮ比（Ｃ：キャリアレベル、Ｎ：ノイズレベル）の記録磁区長依存性の測定結果を図４に示す。図４中には、比較のために、２種類の従来型の光磁気記録媒体のデータも併せて示す。点線のデータは、図５Ａに示した従来型の光磁気記録媒体の再生データであり、単層の光磁気記録膜１６としてＴｂＦｅＣｏを用いている。また一点破線のデータは、図５Ｂに示したようなＴｂＦｅＣｏ光磁気記録膜１６とＧｄＦｅＣｏ第１補助磁性膜１５の２層磁性膜によって構成した磁気超解像（ＭＳＲ）ディスクについての結果である。図４の結果より、本実施例に係るサンプルディスク（データは実線）では、記録マーク長０．２μｍにおいても、２種類の従来ディスクに比べ著しく高い再生Ｃ／Ｎが得られることがわかる。従って、本発明を用いれば、従来の再生限界を超えた極めて微小な記録マークの再生が可能となり、記録密度を向上させることができる。
本実施例では、光磁気記録膜６、第１補助磁性膜５及び第２補助磁性膜の３つの磁性膜の膜間を接触させて積層し各膜間を交換結合させたが、光磁気記録膜６と第１補助磁性膜５との間に、または、第１補助磁性膜５と第２補助磁性膜４との間に、若しくはその両方に非磁性膜を挿入し、磁性膜間を静磁結合させてもよい。
また、本実施例では、２層の補助磁性膜を用いたが、各層のＴCR（面内磁化膜から垂直磁化膜に変化する臨界の温度）をＴCR1＞ＴCR2＞．．．＞ＴCRn＞室温（但し、ＴCRiは第ｉ補助磁性膜のＴcr）と設定したｎ（ｎ≧３）層の補助磁性膜を順次積層して用いてもよい。但し、この場合、第１補助磁性膜が光磁気記録膜６側に設けられ、第ｎ補助磁性膜が誘電体膜３側に設けられる。
また、再生用光ビームが照射された時の媒体の温度プロファイルを所望の形状にするために、あるいは、温度プロファイルの線速度依存性を小さくするため、適当な熱伝導率の熱制御膜を光磁気記録媒体１１の保護膜７上に設けてもよい。
また、本実施例では、通常のＤＣレーザー光で再生を行ったが、後述する実施例２のように最短マーク長に対応する周波数のパルスレーザー光で再生を行い、さらに良好な再生Ｃ／Ｎを得ることも可能である。
また、更に良好な再生ＣＮ比を得るために、再生光を照射したときの媒体の最高到達温度でカー回転角θkが第２補助磁性膜４のθk以上であり、且つ室温以上で垂直磁化膜である再生用磁性膜を誘電体膜３と第２補助磁性膜４との間に付加してもよい。
実施例２
この実施例では、本発明の第２のタイプの光磁気記録媒体に属する媒体及びかかる媒体を用いて再生用レーザー光をパルス状に変化させながら再生を行う再生方法の具体例を示す。光磁気記録媒体として図７に示した構造の媒体を用いる。
〔第２のタイプの光磁気記録媒体の製造〕
図７に示した光磁気記録媒体７０の透明基板１としてガラス基板を用いた。ガラス基板の片面上には、プリフォーマットパターンが転写された透明樹脂膜２が形成されている。誘電体膜３はＳｉＮからなり、再生用レーザー光を多重干渉させて見かけ上のカー回転角を増加させる膜厚で形成されている。補助磁性膜８は、希土類と遷移金属のフェリ磁性非晶質合金ＧｄＦｅＣｏからなり、室温から室温以上のある臨界温度ＴCRまでは面内磁気異方性を示し、ＴCR以上では垂直磁気異方性を示す。非磁性膜９はＳｉＮからなり、補助磁性膜８と光磁気記録膜１０とを静磁結合させるために挿入されている。光磁気記録膜６は希土類と遷移金属のフェリ磁性非晶質合金ＴｂＦｅＣｏからなり、室温からキュリー温度までは垂直磁気異方性を有する。保護膜７はＳｉＮからなり、基板１と保護膜７の間に積層された薄膜を腐食等の化学的な悪影響から保護するために設けられている。
誘電体膜３、補助磁性膜８、非磁性膜９、光磁気記録膜１０及び保護膜７は、それぞれマグネトロンスパッタ装置を用いた連続スパッタリングにより下記膜厚になるように製膜した。誘電体膜３は６０ｎｍ、補助磁性膜８は６０ｎｍ、非磁性膜９は２０ｎｍ、光磁気記録膜１０は５０ｎｍ、保護膜７は６０ｎｍとした。
光磁気記録膜１０を構成するＴｂＦｅＣｏの組成は原子％比率でＴｂ21Ｆｅ66Ｃｏ13であり、室温からそのキュリー温度ＴC0＝２７０℃まで遷移金属の磁化成分が希土類の磁化成分よりも優勢な特性を示す。一方、補助磁性膜８を構成するＧｄＦｅＣｏの組成は原子％比率でＧｄ28Ｆｅ53Ｃｏ19であり、単層膜で図１０のようなカー回転角の温度特性を示す。
図１０の横軸は温度、縦軸はカー回転角の温度に対するヒステリシスから求めたＧｄＦｅＣｏ補助磁性膜８の残留カー回転角θKRと飽和カー回転角θkSとの比θkR／θkSを示す。このグラフより補助磁性膜８が面内磁化膜から垂直磁化膜になる臨界温度ＴCRは約２００℃である。また、補助磁性膜８はキュリー温度ＴCが３００℃以上であり、室温Ｔroomからキュリー温度までの間に補償温度Ｔcompを有し、Ｔcompは約２３０℃である。補助磁性膜８の臨界温度ＴCR、補償温度Ｔcomp及びキュリー温度ＴCと光磁気記録膜１０のキュリー温度ＴC0の関係は次のようになる。Ｔroom＜ＴCR＜Ｔcomp＜ＴC0＜ＴC。この条件を満たすことによって後述するパワー変調したパルス光を用いた再生が極めて容易となる。
上記のような構造の光磁気記録媒体７０を用いて、図１１との関係で本発明の原理説明で説明したような再生方法を実行する。
〔再生用レーザーパルス強度決定のための予備実験〕
本発明の再生方法ではレーザーパワーを高パワーＰｒ2及び低パワーＰｒ1にパワー変調したパルス光を用いて記録磁区の拡大再生を行う。このため、最初に予備実験を行って光磁気記録媒体７０に記録されたデータを再生するためのＰｒ2及びＰｒ1の最適レーザーパワーを決定する。この予備実験では、レーザー光波長６８０ｎｍ、開口数０．５５の光学系を有する光磁気ドライブを用い、記録及び再生レーザー光を基板１側（補助磁性膜８側）から照射する。再生レーザー光は後述するように連続光を用い、種々のパワーに変更してそれぞれ再生信号波形を観測することとする。
予め初期化した光磁気記録媒体７０の半径４０ｍｍに位置するトラックに線速５．０ｍ／ｓで、記録パワー４．５ｍＷのレーザー光を周期６４０ｎｓ、パルス幅２１３ｎｓで変調し、記録磁界５００Ｏｅを印加しながら光変調記録を行った。これにより、トラック上に３．２μｍピッチで長さ約１．６μｍの記録マークを連続的に記録した。
次いで、記録マークが記録されたトラックを種々の再生パワーＰｒの連続光で再生した。再生用パワーの最適変調条件を求めるために、連続光のパワーＰｒの値をＰｒ＝１．０ｍＷ、１．５ｍＷ、１．９ｍＷ、２．０ｍＷ及び２．１ｍＷの５段階に変更してそれぞれ再生信号を求めた。なお、再生時には光磁気記録媒体７０に磁界を積極的に印加しなかったが、光学ヘッドのアクチュエータから漏れ磁界（約８０Ｏｅ）が記録方向に発生していた。
上記各再生パワーＰｒで光磁気記録媒体７０の記録トラックを再生したときの再生波形を図１２Ａ〜Ｅに示す。このとき、再生波形自体にトリガーをかけて波形をオシロスコープで観察した。図１２Ａは再生光パワーＰｒ＝１．０ｍＷのときの再生波形を示し、記録マークのパターンに応じて再生信号が立ち上がっているのがわかる。グラフ上、ベースラインが消去状態を示し、立ち上がっているピーク信号が記録状態を示す。記録状態と消去状態間の振幅は５０ｍＶであった。さらに再生光パワーをＰｒ＝１．５ｍＷに上げると、図１２Ｂに示すように、信号振幅が約２００ｍＶに増大した。図１２Ｂの波形から、波形の一部の領域では隣接するピーク信号が記録状態側でつながっていることがわかる。
図１２Ｃは、再生パワーがＰｒ＝１．９ｍＷの再生信号波形であり、ピーク信号が記録状態側（図の上方）で完全につながった波形を示している。これは、後述するように補助磁性膜にて磁区拡大が起こり、かかる拡大された磁区が再生光スポットによるトラックの走査とともにトラック上を移動していることを示す。さらに、再生光パワーを上げてＰｒ＝２．０ｍＷにすると、図１２Ｄに示すように、つながっていたピーク信号が途切れ始める。この場合、ピーク信号のつながり部とベースラインとの振幅Ｈploは約３５０ｍＶであった。さらに、再生光パワーをＰｒ＝２．１ｍＷまで上げると、図１２Ｅに示すようにピーク信号が完全に途切れ、記録マークパターンに応じて波形となる。図１２Ｅにおいて、記録状態と消去状態の振幅は２００ｍＶであった。
ここで、図１２Ａ〜図１２Ｅの再生波形が得られる場合の補助磁性膜８及び非磁性膜９を介して積層された光磁気記録膜１０の磁化状態を図１３〜１５の概念図を用いて説明する。図１３は、図１２Ａの信号波形が得られる場合（再生光パワーＰｒ＝１．０ｍＷ）における再生光スポット８０と、それが照射されている補助磁性膜８及び光磁気記録膜１０の磁化の向きの関係を示している。最初に、図１３Ａに示したように再生光スポット８０が照射された補助磁性膜８はその温度がその臨界温度ＴCR以上に上昇する領域で垂直磁化となるとともに、光磁気記録膜１０の磁化が静磁結合により補助磁性膜の領域８３ａに転写される。図１３Ｂに示したように再生光スポット８０が記録方向に磁化が向いた磁区（記録磁区）８２の直下に来ると、記録磁区８２の磁化が静磁結合により補助磁性膜８に転写される。この場合、再生光パワーＰｒが１．０ｍＷと低いため、光スポット８０内の補助磁性膜８の中央部、すなわち領域８３ｂだけが臨界温度ＴCRを超えることになり、補助磁性膜８の転写された領域８３ｂの記録磁区８２の幅よりも拡大しない。このため、図１２Ａに示したように再生信号強度は小さい。再生光スポット８０が記録磁区８２を通り過ぎると転写領域８３ｃは、その直上の光磁気記録膜１０の磁区からの転写により直上の光磁気記録膜１０の磁区と同じ磁化の向きを有する。
図１４は、図１２Ｃの信号波形が得られる場合（再生光パワーＰｒ＝１．９ｍＷ）における再生光スポット８０と、それが照射されている補助磁性膜８及び光磁気記録膜１０の磁化の向きの関係を示している。この場合、再生光パワーが１．９ｍＷと比較的大きいため、図１４Ａに示したように再生光スポット８０が照射された補助磁性膜８のスポット内全域の領域８５ａが臨界温度ＴCR以上に上昇して垂直磁化となる。そして、光磁気記録膜１０からの静磁結合により光磁気記録膜１０の磁区が領域８５ａに転写される。再生光スポット８０の走査により、図１４Ｂに示したように再生光スポット８０が記録磁区８２の直下に来ると、記録磁区８２の磁化が転写される。この場合、臨界温度ＴCR以上に上昇した補助磁性膜８の領域８５ｂは記録磁区８２よりもその幅が大きいために、記録磁区８２は補助磁性膜８内で拡大されて転写されたことになる。この磁区拡大により大きな信号波形が得られる。さらに、再生光スポット８０が記録磁区８２を通り過ぎた後も領域８５ｃは８５ｂと同じ磁化状態を維持しているため、図１２Ｃに示したような再生信号ピークがつながった波形が得られる。
図１４の場合、再生光スポット８０が記録磁区８２を通り過ぎた後も領域８５ｃが領域８５ｂと同じ磁化状態を維持している理由は以下のように考えられる。再生レーザビームが照射されることにより補助磁性層８は臨界温度以上に昇温して垂直磁化膜となり、垂直方向の保磁力Ｈｃを有するようになる。また、再生の際に、補助磁性膜８には光ヘッドのアクチュエータ等からの漏洩磁界による外部磁界Ｈexと、補助磁性膜８の臨界温度にて光磁気記録膜１０の磁化が発生する静磁界Ｈｓが印加される。その大きさは磁化方向によりＨex＋Ｈｓ、Ｈex−Ｈｓとなる。外部磁界Ｈex及び静磁界Ｈｓの合成磁界と補助磁性膜８の保磁力Ｈｃの大きさの関係において、Ｈex＋Ｈｓ＞Ｈｃ、Ｈex−Ｈｓ＜Ｈｃになるときに、図１４Ｃに示したように一旦補助磁性膜に転写された磁区は光磁気記録膜１０に記録磁区の存在しない領域に再生スポットが進行しても再反転をおこさない。上記Ｈｃは補助磁性膜８が垂直磁化状態での垂直方向の保磁力であり、図１３の場合には、低再生パワーにより転写を受ける補助磁性層の温度が比較的低いため補助磁性層のＨｃは図１４の場合よりも低くなり、補助磁性膜８に転写された磁区は光磁気記録膜１０に記録磁区の存在しない領域に再生スポットが進行すると再反転をおこす（図１３Ｃ）。
図１５は、図１２Ｅの信号波形が得られる場合（再生光パワーＰｒ＝２．１ｍＷ）における再生光スポット８０と、それが照射されている補助磁性膜８及び光磁気記録膜１０の磁化の向きの関係を示している。この場合、再生光パワーが２．１ｍＷと大きいため、再生光スポット８０が照射された補助磁性膜８のスポット内の前方部の領域８７ａは臨界温度ＴCR以上に上昇するために垂直磁化を示すが、スポット内の中央及び後方部は前方部よりも加熱されて補助磁性膜８のキュリー温度ＴCを超えるために磁化が消失した状態になっていると考えられる。このため、図１５Ａに示したように再生光スポット８０内の補助磁性膜の前方部の領域８７ａのみが静磁結合により直上の光磁気記録膜１０から磁区転写を受ける。次いで、再生光スポット８０によるトラックの走査により記録磁区８２の直下に来ると、記録磁区８２の磁化が補助磁性膜８の前方部の比較的温度の低い領域８７ｂにのみに転写される。従って、磁区拡大は起こらず、再生信号強度は図１２Ｃの場合のような大きな信号は得られない。再生光スポット８０が記録磁区８２を通り過ぎると転写領域８７ｃには、光磁気記録膜１０からの静磁結合により直上の光磁気記録膜１０の磁区と同じ向きの磁化が転写される。これは、高再生パワーにより転写を受ける補助磁性膜８の温度がキュリー温度を超える部分が存在するために補助磁性膜８のＨｃは図１４の場合よりも低くなり、補助磁性膜８に転写された磁区は光磁気記録膜１０に記録磁区の存在しない領域に再生スポットが進行すると再反転をおこすためである。
図１２Ｃ及び図１４に示した場合には、上述のように補助磁性膜８内で磁区拡大が起こっているために、再生信号強度が増大する。そして、記録磁区８２から拡大された磁区８５ｂは再生光スポット８０ともに拡大したまま移動する。しかしながら、図１４Ｃにおいて記録磁区８２と隣接する磁区８４の直下に再生光スポット８０の中心が来たときには、記録磁区８２の拡大磁区８５ｃを消去して、磁区８４を拡大再生する必要がある。一方、図１３（図１２Ａに対応）及び図１５（図１２Ｅに対応）にそれぞれ示したように再生パワーＰｒが比較的小さい場合（再生光パワーＰｒ＝１．０ｍＷ）及び比較的大きい場合（再生光パワーＰｒ＝２．１ｍＷ）には、再生光スポット８０が記録磁区８２を通り過ぎた後に、記録磁区８２から転写された磁区８３ｂは消滅し、再生光スポット８０の直上に存在する光磁気記録膜１０の磁区（図中、消去方向）が転写されている。従って、再生光として、磁区拡大が生じる再生光パワーＰｒ＝１．９ｍＷと磁区拡大が生じない再生光パワーＰｒ＝２．１ｍＷ（または１．０ｍＷ）の間を再生クロック周期またはその整数倍の周期でパワー変調したパルス光を用いることによって、磁区拡大により再生信号を増大して得ることができ且つ再生光スポットの中心が光磁気記録膜の記録磁区から隣の記録磁区上に移動したときに当該記録磁区から転写されて拡大された磁区を消滅させることができる。
上記の予備実験の結果より再生用レーザー光を、図１２ＣでのＰｒ＝１．９ｍＷと図１２ＥでのＰｒ＝２．１ｍＷとの間で強度変調したパルス光として与えれば、再生信号は図１２Ｃと図１２Ｅで得られた再生信号強度の差として検出されることになる。これは図１２ＤのＨp10＝３５０ｍＶに相当すると考えられ、図１２Ａ及び１２Ｅで得られた振幅に比べて一層大きな振幅での再生が可能であることを示唆している。このため以下の再生光パルスを用いた再生実験において高パワーＰｒ2をＰｒ2＝２．１ｍＷ、低パワーＰｒ1をＰｒ1＝１．９ｍＷにそれぞれ設定することにする。
〔パワー変調したパルス光による光磁気記録媒体の再生〕
本実施例で製造した光磁気記録媒体７０を初期化した後、半径４０ｍｍに位置するトラックに線速５．０ｍ／ｓで、記録パワー６．３ｍＷのレーザー光を周期３２０ｎｓ、パルス幅５３．３ｎｓで変調し、記録磁界５００Ｏｅで光変調記録を行った。これは３．２μｍピッチで約１．６μｍの記録マークを連続的に記録したことに相当する。
こうして記録された光磁気記録媒体７０の記録トラックに、上記予備実験で決定された再生光レーザーパワーＰｒ2＝２．１ｍＷ、Ｐｒ1＝１．９ｍＷにパワー変調されたパルスレーザーを照射して再生する。再生用レーザーパルスは図１６に示すように、記録マークの前端から１０ｎｓのパルス幅でＰｒ2＝２．１ｍＷ、その後１５０ｎｓのパルス幅でＰｒ1＝１．９ｍＷとなるように調整した。再生時には積極的に磁界を印加しなかったが、光学ヘッドのアクチュエーターから漏れ磁界（約８０Ｏｅ）が記録方向に発生していた。
得られた再生信号波形を図１７に示す。記録マークに対応して振幅約２２０ｍＶの再生信号が得られた。また、同じ条件で記録したマークパターンを一定の再生パワーＰｒ＝１．０ｍＷ及びＰｒ＝２．１ｍＷの連続光で再生したところ、それぞれ振幅１００ｍＷ及び１７０ｍＷであった。これらの結果より、再生光をパルス状にパワー変調して再生を行うことで、記録磁区を再生クロックに同期した形で拡大して転写するとともにその直後に消滅させることができ、拡大時にはより高いＣ／Ｎで再生を行うことができることがわかる。
本実施例では、高パワーＰｒ2＝２．１ｍＷ、低パワーＰｒ1＝１．９ｍＷの各パルスレーザー強度を選択し、低パワーパルスを拡大磁区発生用、高パワーパルスを拡大磁区消滅用にそれぞれ用いた。しかしながら、高パワーパルスを拡大磁区発生用としてＰｒ2＝１．９ｍＷ、低パワーパルスを拡大磁区消滅用としてＰｒ1＝１．０ｍＷにすることも可能である。原理説明で用いた図１１に示した例では後者の場合を示す。さらに、高パワーパルスと低パワーパルスのパルス幅の比、すなわち、デューティーは図１１や図１６に示した場合に限定されず、増大された再生信号を得るために適宜変更することができる。
本実施例２で製造した光磁気記録媒体においても、再生用光ビームが照射された時の媒体の温度プロファイルを所望の形状にするために、あるいは、温度プロファイルの線速度依存性を小さくするため、適当な熱伝導率の熱制御層を光磁気記録媒体の保護膜上に設けてもよい。また、更に良好な再生ＣＮ比を得るために、再生光を照射したときの媒体の最高到達温度でカー回転角θkが補助磁性膜のθk以上であり、且つ室温以上で垂直磁化膜である再生用磁性膜を誘電体膜３と補助磁性膜８との間に付加してもよい。
実施例１ではパルス光を照射しながら記録信号に応じて印加磁界の極性を変調する光磁界変調方式を用い、実施例２ではＤＣ磁界を印加しながら記録信号に応じて光強度を変調する光変調方式を用いてそれぞれ記録を行ったが、通常のＤＣ光を用いた磁界変調記録方式、光変調記録方式並びに光磁界変調方式のいずれの方式を用いてもかまわない。
産業上の利用可能性
本発明の光磁気記録媒体は、室温以上で垂直磁化膜である光磁気記録膜と、室温からある臨界温度（ＴCR）までは面内磁化膜でありＴCR以上で垂直磁化膜となる１層以上の補助磁性膜を用い、それらの磁性膜の磁気特性が所定の関係になるように調整したため、記録磁区を拡大して再生することが可能となり、再生信号強度を増大して良好なＣ／Ｎをえることができる。本発明の方法は、通常のマスク機能を備えた磁気超解像型の光磁気記録媒体に比べて磁気的マスクによる再生出力に寄与する光量の低下が少ないかまたは光量が低下しない超解像再生が可能となった。本発明の光磁気記録媒体及びその再生方法を用いれば、再生光スポット径に比べて極めて微小な記録マークも独立して再生することができるため、光磁気記録媒体の記録密度を著しく向上させることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６】
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【図１７】
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