(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に記録し、光学的に読み出す高密度磁気記録再生方法であって、
前記磁気記録媒体は、基板上に少なくとも１層の磁性層を有し、該磁気層上に誘電体多層膜を設けるか、該磁気層が誘電体多層膜によって挟まれた構造を有し、
磁気記録媒体の１スポットに、前記磁気ヘッドを用いて印加磁場の強度に対応した、多段階強度の内の１種の磁化を記録し、該記録部位に直線偏光を照射して、光の偏光面回転角を多値情報として読み出すことを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項２】
請求項１記載の高密度磁気記録再生方法において、
前記磁気ヘッドは、磁気記録媒体の表面から所定の距離を維持して近接した状態で記録を行うことを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の高密度磁気記録再生方法において、
偏光面の回転はファラデー効果によることを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項４】
請求項３記載の高密度磁気記録再生方法において、
前記磁気記録媒体の片面に反射膜が設けられ、反射光で再生することを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項５】
請求項１または２記載の高密度磁気記録再生方法において、
偏光面の回転はカー効果によることを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項６】
請求項１〜５のうち、いずれか一項記載の高密度磁気記録再生方法において、
前記磁気ヘッドは垂直磁気ヘッドであり、
前記磁性層は、基板面に垂直な磁気異方性を有することを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項７】
請求項１〜６のうち、いずれか一項記載の高密度磁気記録再生方法において、
前記磁性層がファラデー効果またはカー効果の波長依存性が異なる複数の記録層からなることを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項８】
請求項１〜７のうち、いずれか一項記載の高密度磁気記録再生方法において、
前記磁気記録媒体は、基板面に溝構造を有することを特徴とする高密度磁気記録再生方法。
【請求項９】
請求項１〜８のうち、いずれか一項記載の高密度磁気記録再生方法に使用される磁気記録媒体であることを特徴とする高密度磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大容量の磁気ディスクや大容量の磁気テープなどに応用することが可能な高密度磁気記録再生方法および高密度磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気記録方式には、代表的なものが３種類ある。一つは面内磁気記録方式で、現在のオーディオ、ビデオ、フロッピー、ハードディスクなどに用いられている。磁気記録媒体は面内に磁気異方性を有しており、あまり短い間隔で磁化すると反磁界が大きくなり、漏れ磁束が媒体外部に出てこないために、高密度記録には適していない。また、記録単位は幅が２ミクロン以上と広くないと、出力が弱く、Ｓ／Ｎが不足するという高密度記録にとって重大な欠点を有する。
【０００３】
二つ目は垂直磁気記録方式で、磁気記録媒体は膜面の垂直方向に磁気異方性を有しており、１記録単位（ビット）は５０ｎｍφ程度としても磁化可能で、高密度記録に適している。しかし磁気ヘッドと媒体間にスペースがあると、書き込み時にはそれほど問題とならならないが（ヘッド磁界が大きいため）、読みだし（再生）時には、媒体からの弱い磁界の検知が必要で、極端にＳ／Ｎが低下するために、実用化には至っていない。また、磁気ヘッドと媒体間のスペースを少なくするために、媒体表面に強く接触させて再生すると、媒体やヘッドの摩耗が問題となる。
【０００４】
三つ目は光磁気記録方式で、光磁気ディスクに用いられている。レーザー光を磁気記録媒体に吸収させて加熱し、弱い磁界を印加して磁化し、レーザーの媒体からの反射光の偏光面回転角を２値のデジタル信号として、再生する方法である。
【０００５】
上記したように、面内磁気記録方式は基本的に高密度記録に適していないし、垂直磁気記録方式は高密度記録に適しているが、再生時の摩耗の点で、実用化はまだ先の技術である。光磁気記録方式では熱磁気（ヒートモード）記録のため、２値（記録のあり無し、または磁化の方向が＋方向か−方向か）以上は困難である。すなわち記録部位を加熱する場合、加熱温度や磁界強度を変化させても、何十という多段階の強度変調記録は困難である。また反射光のカー回転角を用いるが、その角度はせいぜい０．４度程度が現状であり、多値化にはあまりにも小さすぎる。それ故、高速度に信号が変化する場合に、現状では検出器の分解能では多値に分解して検知することは不可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで最近では１記録層上に記録するのではなく、多層膜の光磁気記録方法を用いた、多値記録方法が研究されている。すなわち上の層は光が透過することを利用している。例えば、第２１回日本応用磁気学会学術講演概要集（１９９７）第４９９ページには、将来の大容量画像メモリーとして、ファラデー効果の波長特性が異なる、複数の磁性ガーネットを積層して、波長選択性を持たせ、各層の信号を選択的に読みだす波長多重再生（磁性層数に応じた波長のレーザーを用いる）が記載されている（ＮＨＫ）。また、同講演概要集（１９９７）第５０１ページには、同様に大容量メモリーとして、前者が２層とも磁性ガーネットを用いるのに対して、１層は磁性ガーネット（透過光のファラデー回転を利用する）を用いているが、もう一層は反射用磁性膜（反射光のカー回転を利用する）を用い、レーザー波長は各層の波長特性から２波長が選択される多値光磁気記録法が記載されている（日本大学）。また、本発明者は特願平０３−１３９７８８（特開平０４−３３８６１１号公報）において、粒子径の異なる強磁性粒子を同一層内に分散し、粒子径の光吸収特性に応じた複数の波長のレーザー光で加熱し、ファラデー回転角を個別に読み取り再生する方法を提案した。
【０００７】
上記従来技術のうち、ＮＨＫおよび日本大学のものは、いずれも多層構造である。しかも少なくとも１層は、ファラデー回転（光は透過）を利用するので、この層での光吸収により、実用的には３層以上にすると光強度が不足するので、３層以上は困難である。すなわち、多層構造の光吸収による光強度不足となる問題がある。またレーザー光は、各層の波長特性によって選択された複数の波長を用いているが、記録および再生ごとに、複数のレーザー光を使いわけることは実用的ではない。最も重大な欠点は２層で↓↓、↓↑、↑↓、↑↑の４値、３層は困難であるが、できたとして、８値と少数に限定されることである。すなわち、最大でも８値と限定される。基本的に、多値の数値が多くなればなるほど、光強度不足とレーザー数は増えて実用上使いづらくなる。また、上記特願平０３−１３９７８８の提案も同様の問題点がある。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、基本的にはレーザー光は１種でよく、また、磁性層は１層で、多値の数値は従来に比較して大幅に大きな数値が容易に得られる、また、磁性層を複数層とし、レーザー光も磁性層の数と同数とすることも可能な、多値記録媒体および記録方式を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第一に、磁気記録媒体の１スポットに、印加磁場の強度に比例した、多段階強度の内の１種の磁化を記録し、該記録部位に直線偏光を照射して、光の偏光面回転角を多値情報として読み出すことを特徴とする高密度磁気記録再生方法が提供される。
【００１０】
第二に、上記第一に記載した高密度磁気記録再生方法において、偏光面の回転はファラデー効果によることを特徴とする高密度磁気記録再生方法が提供される。
【００１１】
第三に、上記第二に記載した高密度磁気記録再生方法において、上記磁気記録媒体の片面に反射膜が設けられ、反射光で再生することを特徴とする高密度磁気記録再生方法が提供される。
【００１２】
第四に、上記第一に記載した高密度磁気記録再生方法において、偏光面の回転はカー効果によることを特徴とする高密度磁気記録再生方法が提供される。
【００１３】
第五に、上記第一、第二、第三または第四に記載した高密度磁気記録再生方法に使用される磁気記録媒体が、基板上に少なくとも１層の磁気層を有し、基板面に垂直な磁気異方性を有することを特徴とする高密度磁気記録媒体が提供される。
【００１４】
第六に、上記第一、第二、第三または第四に記載した高密度磁気記録再生方法に使用される磁気記録媒体が、ファラデー効果の波長依存性が異なる複数の記録層からなることを特徴とする高密度磁気記録媒体が提供される。
【００１５】
第七に、上記第一、第二、第三または第四に記載した高密度磁気記録再生方法に使用される磁気記録媒体が、基板面の溝構造上に強磁性体膜を設けた構造を有することを特徴とする高密度磁気記録媒体が提供される。
【００１６】
第八に、上記第一、第二、第三または第四に記載した高密度磁気記録再生方法に使用される磁気記録媒体が、基板上に少なくとも１層の磁気層を有し、該磁気層上に誘電体多層膜を設けるか、該磁気層が誘電体多層膜によって挟まれた構造を有することを特徴とする高密度磁気記録媒体が提供される。
【００１７】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明は磁気記録媒体の１スポットに、印加磁場の強度に比例した、多段階強度の内の１種の磁化を記録し、次いで該記録部位に直線偏光を照射して、透過光の偏光面回転角を、多段階磁化強度に対応した多値情報として読みだすことを特徴とする。従って１記録面積には、従来より多値数に応じた倍数の記録が可能となり、同一記録媒体、例えば５インチ径のディスクを用いた場合は、同一ディスク内に数倍の記録が可能となる。８値であれば３倍、１６値であれば４倍、３２値であれば５倍である。以下にさらに説明を加える。
【００１８】
本発明の磁気記録媒体は基本的に光、特に可視域のレーザー光を透過するか、または反射する。これは磁気記録媒体を透過した、または反射した大きな偏光面回転角を用いるためである。従って磁気記録媒体は、透過または反射後の偏光面回転角が、従来と大幅に異なり、数度（５度以上、通常は１０度以上）以上あることが重要である。いずれにしても従来の磁性材料は、そのままでは本発明に利用できない。
【００１９】
本発明の特徴は、記録は強度変調した磁界で行い、再現性良く多段階磁気記録し、再生は該記録部位に照射した直線偏光の、多段階磁気記録強度に対応した、偏光面回転角を多値情報として読み取って行うという記録再生方法にある。基本的には記録再生ヘッドは、記録媒体の一方の側、好ましくは記録層側に固定して設けられるのが良い。記録媒体の記録層側と基板側に、記録と再生のためのヘッドを別々に配置すると、高密度になればなるほど位置をあわせることが困難となるからである。従って本発明では、記録媒体通過後のファラデー回転角を読む場合も、反射層を設けて、光を入射させた側から記録を読み取る構成とする。カー回転角を用いる場合は特にこの配慮は不要である。
【００２０】
なお、記録時の印加磁界の強度変調は、記録用ヘッドに用いられるコイルの電流を変調して行う。用いられる強磁性体材料に対して、ある一定の磁界強度で一斉に磁気スピンが回転するような磁界強度およびそれ以上の強度では、いつも一定磁化強度に記録されるので、多段階磁化を記録することはできない。ある磁界強度範囲では、印加磁界強度に比例して磁化されることが必要である。この磁界強度範囲もｌｋガウス以下が（用いる材料によるが）磁気ヘッドがコンパクトに作製できて好ましい。
【００２１】
本発明では、再生に直線偏光を、膜面に垂直に入射して用いるために、磁気記録媒体は膜面に垂直に磁気異方性を有する、いわゆる垂直磁気記録媒体が好ましい。スピンと光の進行方向が平行であることが、磁気光学特性上必要の為である。この場合、磁気スピンは膜面に垂直に上向きと下向きがあるので、偏光面の回転角は逆となり、２倍の多値が得られるという本発明特有のメリットが生ずる。従来技術において説明した、従来の磁束の変化を検知する磁気記録方法では、得られない効果である。なお、従来のように強磁性体膜を加熱して、消磁した状態で磁化する方法では、多段階に再現性良く磁化できないことは言うまでもない。
【００２２】
垂直磁気記録媒体の微小面積に、この多段階の磁化を行うには、垂直磁気ヘッドが好ましい。いわゆる磁気ヘッドからの発生磁界は、膜面に垂直なることが好ましいからである。最も作製が容易で、高密度に記録できる垂直磁気ヘッドは、棒状軟磁性体に銅線を巻いた形状のものである。磁界強度はコイルに流される電流値によって制御されるが、強磁性体表面と該垂直磁気ヘッド先端とは、間隔が一定でないと多段階に再現性良く磁化をすることができない。
【００２３】
従来このような垂直磁気ヘッドを用いる垂直磁気記録方式が、実用化を困難にしている理由は、記録後の再生を垂直磁気ヘッドで行うことが容易でないことによる。すなわち垂直磁気記録は１００Å径程度まで微小に記録できるが、再生時に上記した強磁性体表面と垂直磁気ヘッド先端との間隙の為に、５００Å径程度しか再生できないし、さらに長期間安定的には、もっと大きな面積しか再生できないという致命的な欠点によるものである。
【００２４】
本発明は高密度に記録できる垂直磁気記録を用い、再生時には磁気記録媒体と接触しない、直線偏光の偏光面回転角を用いた方法で読みだして、この課題を解決している。記録と再生方法が異なるのはこの理由によるもので、それぞれの方法のよい点を用いていることになる。また、特に本発明に用いる磁気記録媒体の場合は、二つの方法によって、磁気光学特性が従来より大幅に増大される。
【００２５】
一つは溝構造を基板表面に作製する方法である。直線偏光の偏光面回転角が、溝構造寸法の設計値によって、ある特定波長で大幅に増大する為に、直接磁気ヘッドで磁化を再生するよりも、磁化強度の分解能および再現性が大幅に増大するという効果を有する。本発明者はこの点に関して、特願平０９−１１７６２６など数件において詳細に提案した。すなわち基板表面に波長程度のピッチと深さを有する溝（形状は矩形、三角、おわん状など問わない）を形成した後、この表面に透明磁性材料薄膜を設けるものである。さらに透明度を向上させたい場合は、溝間の一部の薄膜を取り除いても同様の機能を有するものである。上記したようにピッチと深さを変化させることによって、任意の可視光波長（数ｎｍの範囲）で偏光面回転角を２０度以上に増大させることができる。但し入射光は回折するので、０次回折光を利用することになる。
【００２６】
もう一つは強磁性体膜が誘電体多層膜によって挟まれ、強磁性体特有の波長依存性に応じた最大の磁気光学特性（ファラデー効果）を有する波長で、直線偏光の偏光面回転角が増大するように設計できる。これに関しては特願平０９−１５４９７２ほか数件で詳細に提案した。誘電体多層膜は低屈折率層と高屈折率層を交互に積層して作製する。膜厚はその光学的厚みを１／４λ（λは増大させたい波長）とすることが好ましいが、これ以外の設計法もある。磁性層の膜厚は１／２λとすると、λの光を透過させることができ、磁気光学特性も増大させることができる。しかしこの場合も、他の膜厚とする方法もある。誘電体多層膜／磁性層／誘電体多層膜の構成を重ねれば磁気光学特性は任意に増大させることができる。磁性層は後に述べる透明磁性層が用いられる。
【００２７】
なお、ファラデー効果にしても、カー効果を利用するにしても、偏光面回転角はそのままでは多値信号として用いることは困難である。２個の偏光機能素子を、軸（例えば吸収タイプであれば吸収軸）を基準として、相互にθ度回転させると、ｃｏｓ（θ）に比例して光強度が低下する。従ってデジタル信号として用いるためには、まず回転角変化を、偏光素子を通して電気的な強度信号に変換する。さらにＡＤ変換器を用いてデジタル信号に変換する方法が用いられる。
【００２８】
本発明による効果の一例を示すと、回転角が＋１０度の場合（ファラデー効果を反射させて用いた場合は、光の媒体内往復によって＋２０度となる）、±２０度となる。回転角の検出分解能は少なくても２度以下であるので、２０値以上が可能となる（ファラデーの場合は４０値）。但し回転角が０度と９０度に近い場合は、線形性が低いので若干低い値となる。ファラデー効果の波長依存性が異なる複数種類の磁気記録媒体を重ねて用いる。この場合表面に近い層の透明性が重要であることは当然であるが、各層の保磁力も異なっている必要がある。この場合例えば２層にしても、２倍の記憶容量になるわけではなく、２倍以下となるのはしかたがないことである。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明で用いられる材料等、実施の形態について説明する。まず、本発明に用いられる透明基板には、石英ガラス、サファイア、結晶化透明ガラス、パイレックスガラス、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｈＯ２、ＣａＯ、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）などの無機透明材料やＭＭＡ、ＰＭＭＡ、ポリカーポネート、ポリプロピレン、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、エポキシ樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１、フッ素化ポリイミド、フッ素樹脂、フェノキシ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ナイロン樹脂等の透明プラスチックフィルムが用いられる。透明プラスチックフィルムを用いると、軽い、曲げやすい等の利点が有るので利用しやすい。反射膜を用いる場合は、基板は透明でなくても良く、任意の有機材料、無機材料が用いられる。但し表面は平滑でなければ、磁化を多段階に再現性良く記録することができない。
【００３０】
反射層としては、ＰＶＤ法で設けられたＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｅＣ、ＳｅＡｓ、ＴｅＡｓ、ＴｉＮ、ＴａＮ、ＣｒＮ等が用いられる。
【００３１】
偏光子層としては、各種の市販の偏光フィルムや、ビームスプリッターを用いた高透過率偏光子などを用いることができる。偏光フィルムには大別して多ハロゲン偏光フィルム、染料偏光フィルム、金属偏光フィルムなどがある。より好ましくはニコルプリズム、グラン・トムソンプリズム、グラン・フーコプリズム、グラン・テーラープリズム、ロションプリズム、ウオーラストンプリズムおよびこれらを適宜併用して用いることができる。また最近では人為的に波長オーダーの周期的微細構造を設けた、構造性複屈折偏光子や、また薄膜を積層して作製した、反射型薄膜偏光子等が適用可能であるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
透明磁性層としては、従来一般に用いられている磁気光学効果を示す透明磁性材料で良いが、ファラデー効果が大きくて、透明性の大きい、いわゆる性能指数の大きい磁性材料が好ましい。例えば５０ｎｍ以下の粒子径を有する、鉄、コバルト、Ｎｉ等強磁性金属の超微粒子膜が用いられる。この場合の金属超微粒子以外の膜組成としては酸素、炭素などである。鉄、コバルト、Ｎｉ等強磁性金属は大きな磁気光学効果を示すが、光の吸収も大きいためにそのままの薄膜では用いられなかったが、超微粒子膜とすると大きな性能指数を有するようになる。また粒子径の制御によって、適当な保磁力を得ることができる。ほかに希土類鉄ガーネットやコバルトフェライト、Ｂａフェライト等の酸化物、ＦｅＢＯ３、ＦｅＦ３、ＹＦｅＯ３、ＮｄＦｅＯ３などの複屈折が大きな材料、ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏなどがある。以上は主として透過で、ファラデー効果を利用するものであるが、次に反射でカー効果を利用する反射用磁性材料をあげる。共通して用いることができるものもある。ＭｎＢｉ、ＭｎＣｕＢｉ、ＰｔＣｏ、ＧｄＣｏ、ＧｄＦｅ、ＴｂＦｅ、ＧｄＴｂＦｅ、ＴｂＤｙＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ、ＤｙＦｅＣｏ、ＴｂＣｏなどがある。
【００３３】
磁気光学効果は、光の進行方向とスピンの方向とが平行の場合に最も大きな効果が得られるので、これらの材料は膜面に垂直に磁気異方性を有する膜が好ましい。これらの透明磁性材料は一般的なスパッタ、真空蒸着、ＭＢＥなどのＰＶＤ法やＣＶＤ法、メッキ法等が用いられる。
【００３４】
誘電体多層膜に用いられる材料の例を表１〜３に示す。
【００３５】
【表１】
0003792406.tif 000002
【００３６】
【表２】
0003792406.tif 000003
【００３７】
【表３】
0003792406.tif 000004
【００３８】
これらの材料の中から適宜選択しても良いし、また、これ以外の例えば有機物であってもかまわない。低屈折率および高屈折率の誘電体を積層したものを１ペアとすると、ペア数に制限はないが、２〜２０層が性能上またコスト上好ましい。透明磁性体と接する二つの誘電体多層膜はまったく同一の構成を有することが好ましい。但し透明磁性体に直接接する膜の種類は同じ誘電体を用いるので、積層順序は逆になる。
【００３９】
【実施例】
以下実施例によってさらに具体的に説明する。
〔実施例１〕
０．５ｍｍ厚の石英基板上に、真空蒸着法を用いて２００ｎｍ厚のアルミニウムの反射膜を設けた。次いでイオンプレーティング法を用いて、ＳｉＯ２を８９ｎｍ（屈折率１．４４）、Ｔａ２Ｏ５を６１ｎｍ（屈折率２．１）として交互に６層づつ積層した。基板温度は１５０℃、酸素ガス圧力はＳｉＯ２の場合  １．１×１０−４  ｔｏｒｒ、Ｔａ２Ｏ５の場合は１．０×１０−  ４  ｔｏｒｒであった。作製膜レイトはＳｉＯ２の場合２ｎｍ／秒、Ｔａ２Ｏ５の場合は  ０．６ｎｍ／秒であった。誘電体多層膜の膜厚のバラツキは、最も厚いところと薄いところで、全膜厚の３％であった。誘電体多層膜の可視光域の分光透過率を測定した結果を図１に示す。
【００４０】
次いで上記誘電体多層膜の上に、スパッタ法を用いてＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜を平均膜厚が２９０ｎｍとなるように作製した。基板温度は３００℃とした。次いでこの基板上の膜を空気中、６５０℃で３時間加熱した。膜の組成はＢｉ２．２Ｄｙ０．８Ｆｅ３．８Ａｌ１．２Ｏ１２であった。磁気光学効果測定装置（日本分光社製Ｋ２５０）で測定したファラデー回転角の波長依存性（印加磁界１０Ｋガウス）を図２に示す。波長５１５ｎｍでは回転角の値は０．９度であった。同装置で測定した波長５１５ｎｍでのファラデー回転角のヒステリシスは図３のようであり、膜面垂直に強い異方性磁界を有する、いわゆる垂直磁化膜であることが分かる。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は、６００Ｏｅであった。
【００４１】
次いで、このＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜上にイオンプレーティング法を用いて、上記とまったく同様な順序でＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の多層膜を作製した。ファラデー回転角の波長依存性（図４、印加磁界１０Ｋガウス）から、波長５１５ｎｍでは１１度の回転角であった。
【００４２】
以上の膜構成物の磁性層側から、図５に示すように記録再生へッドの記録部を用いて、磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において０．５、０．７５、１．０Ｋガウスとなるように３段階に変化させて記録した。この場合の図５のＬ（記録再生ヘッドと保護膜の距離）は約５０ｎｍであった。記録したスポットの大きさは０．５×０．５μｍであった。同様にして作製した別の磁気記録層に、±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した場合、磁気光学効果測定装置で測定したファラデー回転角（ゼロ磁界）は、図６のように直線的に増大した。５１５ｎｍのレーザー光を、上記磁気記録スポットに照射して、ファラデー回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスに対応して、比例関係にあった。このように、磁気記録媒体の１スポットに、印加磁場の強度に比例した、多段階強度の内の１種の磁化を記録し、該記録部位に直線偏光を照射して、光の偏光面回転角を多値情報として読みだすことができた。
【００４３】
〔実施例２〕
石英基坂上に、真空蒸着法を用いて２００ｎｍ厚の鉄膜を作製した。次いで実施例１とまったく同様にして、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の誘電体多層膜を作製した。反射光の偏光面回転角を測定するカー回転角の波長依存性から、波長５１５ｎｍでは１０度の回転角であった。実施例１と同じ装置で測定した波長５１５ｎｍでのカー回転角のヒステリシスおよびＶＳＭの測定結果から、膜面垂直に強い異方性磁界を有する、いわゆる垂直磁化膜であることが分かった。以上の膜構成物の磁性層側から、実施例１と同様にして記録再生ヘッドの記録部を用いて、磁性層に記録した。５１５ｎｍのレーザー光を、磁気記録スポットに照射して、カー回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスに対応して、比例関係にあった。
【００４４】
〔実施例３〕
実施例１の反射層、誘電体多層膜と磁性層（Ｂｉ２．２Ｄｙ０．８Ｆｅ３．８Ａｌ１．２Ｏ１２）との積層記録層に加えて、その上にもう一つの積層記録層を作製した。ＳｉＯ２は膜厚を１１０ｎｍ、Ｔａ２Ｏ５は７６ｎｍとして交互に６層づつ積層した。磁性層は実施例１と同様にスパッタ法を用いて、膜厚１５０ｎｍとして作製した。組成はＢｉ０．４Ｄｙ２．８Ｇｅ０．４Ｃｏ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２であった。誘電体多層膜で磁性層（Ｂｉ０．４Ｄｙ２．８Ｇｅ０．４Ｃｏ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２）を挟んだ構成膜では、ファラデー回転角の波長依存性には、波長６３３ｎｍにマイナス方向の１２度の回転角ピークがあった。波長６３５ｎｍにおけるファラデー回転角のヒステリシスから、膜は膜面に垂直方向に磁気異方性を有する垂直磁化膜であり、保磁力は２ＫＯｅであることが分かった。
【００４５】
以上の膜構成物の磁性層側から、実施例１と同様にして、記録再生ヘッドの記録部を用いて磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。再生ヘッドのレーザー光波長を５１５ｎｍとして、上記磁性層（Ｂｉ２．２Ｄｙ０．８Ｆｅ３．８Ａｌ１．２Ｏ１２）のスポットに照射して、ファラデー回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスに対応して、比例関係にあった。
【００４６】
次いで、実施例１と同様にして、記録再生ヘッドの電流値を増加させて、磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において  ±２．５、±３．０、±３．５Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。再生ヘッドのレーザー光波長を６３３ｎｍとして、上記磁性層（Ｂｉ０．４Ｄｙ２．８Ｇｅ０．４Ｃｏ０．４Ｆｅ４．１Ｏ１２）のスポットに照射して、ファラデー回転角を測定した。±２．５、±３．０、±３．５Ｋガウスに対応して、比例関係にあった。
【００４７】
この結果から、ファラデー効果の波長依存性が異なる複数の記録層において、磁気記録媒体の１スポット（媒体上面から見て）に、印加磁場の強度に比例した、多段階強度の内の１種の磁化を記録し、該記録部位に直線偏光を照射して、光の偏光面回転角を多値情報として読みだすと、単層の場合よりも大きな記録密度が得られることが分かった。
【００４８】
〔実施例４〕
ｌｍｍ厚の石英基板の片面に、合計で１２０ｎｍ厚となるようにＣｒ２Ｏ３、次いでＣｒの２層を設けた。さらにこの上にポジ型レジストを設けた。このレジスト上にフォトマスクを配置し、ＵＶ光を用いて図７でＬ＝１．０μｍとなるように露光した。次いでウェットエッチング手法を用いて、上記レジスト層をエッチングし、さらにフッ素系ガスを用いて石英表面をエッチングして、Ｈ＝０．６５μｍとなるように加工した。次いでレジスト層を剥離した。
【００４９】
上記石英基板の加工表面上に、ガス中蒸着法を用いて、基板加熱無しで、鉄微粒子膜を蒸着した。使用したＡｒガスは５０ＣＣＭの流量で流し、全圧力で１．０Ｐａとした。平均膜厚はｌ００ｎｍであった。透過電子顕微鏡で測定した鉄微粒子の平均粒子径は６ｎｍであった。膜の組成は６６％が鉄であり他は酸素と炭素、窒素であった。平坦部で測定した鉄微粒子膜の保磁力は３２０Ｏｅ、面内方向の角型比は０．８０で、面内磁気異方性を有した膜であった。
【００５０】
磁気光学効果測定装置で、上記のようにして作製した磁気光学素子の波長依存性（縦軸は偏光面回転角ｄｅｇ）を測定する（入射光の偏光面とグレーティング溝方向とは直角に配置）と６３３ｎｍにピークが現れた。波長を６３３．７ｎｍ、最大印加磁界１０Ｋガウスとして、印加磁界に対する透過光の偏光面回転角のヒステリシスを測定した（図８）。
【００５１】
以上の膜構成物の磁性層側に、実施例１と同様にして、記録再生ヘッドの記録部を用いて、磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。再生ヘッドのレーザー光波長を６３３ｎｍとして、上記磁気記録スポットに照射して、透過光の偏光面回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスに対応して、比例関係にあった。
【００５２】
〔比較例１〕
実施例１とまったく同様にして、記録媒体をディスク状石英基坂上に作製し、記録再生ヘッドの記録用コイル部を用いて、磁性層側から磁気記録した。実施例１と同様に、膜面に垂直な＋０．５、＋０．７５、＋１．０Ｋガウスの３種類の磁界を印加した。次いで同じ記録用に用いたヘッドのコイル部を用いて、記録媒体を移動させた場合の、磁束変化による出力を読み取る再生を試みた。記録部位による出力は確認できた。しかし磁化した面積が少ないためか、３種類の印加磁界強度に比例した出力とはなっていなかった。次いで膜面に垂直な−０．５、−０．７５、−１．０Ｋガウスの３種類の磁界を印加した。この場合の出力は＋０．５、＋０．７５、＋１．０Ｋガウスの場合とほぼ同じであった。すなわち６値で記録したにもかかわらず、異なる６段階の多値情報として読み取ることはできなかった。
【００５３】
〔比較例２〕
実施例１において、反射膜を設けなかった以外は、まったく実施例１と同様にして記録媒体を作製した。磁気記録も実施例と同様に行ったが、再生には実施例１の記録ヘッド以外にもう一つの受光ヘッドが、基板の反対側に必要であった。再生に当たっては、記録位置と再生ヘッド位置をあわせることは非常に困難であった。
【００５４】
〔比較例３〕
実施例２とまったく同様にして記録媒体を作製した。次いで記録再生ヘッドの光再生部を用いて、５１５ｎｍのレーザー光を記録媒体に照射して加熱し、石英基板の磁性層のない裏側から、膜面に垂直な±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスの３種類の磁界を印加して磁性層に記録した。同記録再生ヘッドを用いて、反射光のカー回転角を測定した。記録時の磁界強度の差異にもかかわらず、回転角は同一であり、多値の情報を得ることはできなかった。
【００５５】
〔比較例４〕
実施例１において、Ｂｉ置換希希土類鉄ガーネット膜作製後の空気中加熱温度を、６２０℃と低下させた以外はまったく同様にして記録媒体を作製した。波長５１５ｎｍでは回転角のピーク値は０．９度であった。ＶＳＭで測定した磁気特性のヒステリシスにおいては、膜面垂直方向の異方性磁界は、実施例１の６５０℃加熱の場合より、僅かに減少して等方性に近かった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力は、３６０Ｏｅであった。次いで実施例１とまったく同様な順序でＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の多層膜を作製した。ファラデー回転角の波長依存性から、波長５１５ｎｍでは１０度の回転角であった。以上の膜構成物の磁性層側から記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。５１５ｎｍのレーザー光を、上記磁気記録スポットに照射して、ファラデー回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスに対応して、比例関係は確認できたが回転角のバラツキは大きくなった。
【００５６】
〔比較例５〕
実施例３の中で説明した単層の記録層を有する磁気記録媒体を比較例５とする。
【００５７】
〔比較例６〕
石英基坂上に溝構造を作製しなかった以外は、実施例２とまったく同様にして鉄微粒子膜を作製した。平均膜厚、平均粒子径、膜組成、保磁力、面内方向の角型比は実施例１と同じであった。磁気光学効果測定装置で測定した回転角の波長依存性では、波長によらず、ほほ一定の値０．１度を示した。上記磁性層に実施例１と同様にして、記録再生ヘッドの記録部を用いて磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。再生ヘッドのレーザー光波長を６３３ｎｍとして、上記磁気記録スポットに照射して、ファラデー回転角を測定した。土０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスのように印加磁界強度を変化させたにも関わらず、ファラデー回転角は対応して変化することなく、いずれも０．１度以下と小さく、比例関係を見出すことはできなかった。
【００５８】
〔比較例７〕
５ｍｍ厚の石英基板上に、ＳｉＯ２とＴａ２Ｏ５の誘電体多層膜を設けなかった他は、実施例１とまったく同様にして、Ｂｉ置換希土類鉄ガーネット膜を平均膜厚が２９０ｎｍとなるように作製した。実施例１でも、誘電体多層膜上のＢｉ置換希土類鉄ガーネット膜の評価結果で示したように、磁気光学効果測定装置で測定したファラデー回転角の波長依存性から、波長５１５ｎｍでは回転角のピーク値は０．９度であった。同様に測定した波長５１５ｎｍでのファラデー回転角のヒステリシスから、膜面垂直に強い異方性磁界を有する、いわゆる垂直磁化膜であることが分かった。ＶＳＭで磁界を膜面に垂直に印加して測定した保磁力も６００Ｏｅであった。上記の磁性層側から、実施例１と同様にして磁性層に記録した。記録部の軟磁性コアによる磁界強度が、磁性層において±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスとなるように６段階に変化させて記録した。５１５ｎｍのレーザー光を、上記磁気記録スポットに照射して、反射光のファラデー回転角を測定した。±０．５、±０．７５、±１．０Ｋガウスのように印加磁界強度を変化させたにも関わらず、ファラデー回転角は対応して変化することなく、いずれも０．９度以下と小さく、比例関係を見出すことはできなかった。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように請求項１の高密度磁気記録再生方法は、磁気記録媒体の１スポットに、印加磁場の強度に比例した磁化を記録し、該記録部位に直線偏光を照射して、光の偏光面回転角を読みだすようにしたので、同一スポットに多値記録が可能となり、高密度、大容量のメモリーを製作することができる。
【００６０】
請求項２の高密度磁気記録再生方法は、上記請求項１の方法において、ファラデー効果によって生ずる偏光面の回転を利用するので、光の強度に容易に変換できて、Ｓ／Ｎの高い多値記録が可能となった。
【００６１】
請求項３の高密度磁気記録再生方法は、上記請求項２の方法において、高密度磁気記録媒体記録層の片面に、反射膜を設けたので、反射光で再生ができ、記録再生ヘッドを一方の側に配置することができるため、装置としてコンパクトになり、トラッキング等記録再生手段を簡便にすることができる。
【００６２】
請求項４の高密度磁気記録再生方法は、請求項１において、カー効果による偏光面の回転を利用するようにしたので、反射膜を設けることなく片側記録再生が可能となり、誘電体多層膜も片側のみの作製で良いため、記録媒体をシンプルな構成にすることができ、トラッキングが容易になるなど性能の向上を図ることができた。
【００６３】
請求項５の高密度磁気記録媒体は、請求項１、２、３または４の高密度磁気記録再生方法に用いる磁気記録媒体として、基板面に垂直な磁気異方性を有する構成としたので、光再生時に光との相互作用が強まり、従ってより大きな多値記録を行うことができる。
【００６４】
請求項６の高密度磁気記録媒体は、請求項１、２、３または４の高密度磁気記録再生方法に用いる磁気記録媒体として、ファラデー効果の波長依存性が異なる複数の記録層からなる構成としたので、複数の記録層に多重に記録することができ、より高密度な記録を行うことができる。
【００６５】
請求項７の高密度磁気記録媒体は、請求項１、２、３または４の高密度磁気記録再生方法に用いる磁気記録媒体として、基板面の溝構造上に強磁性体膜を設ける構成としたので、大きな磁気光学効果が得られ、大きな多値記録を行うことができる。
【００６６】
請求項８の高密度磁気記録媒体は、請求項１、２、３または４の高密度磁気記録再生方法に用いる磁気記録媒体として、磁気記録層上に誘電体多層膜を設けるか、磁気記録層が誘電体多層膜によって挟まれた構造を有するようにしたので、特定の波長の磁気光学効果を増大することができ、大きな多値の記録を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１における誘電体多層膜の分光透過率を示す図である。
【図２】実施例１において測定したファラデー回転角の波長依存性（I）を示す図である。
【図３】実施例１において測定したファラデー回転角のヒステリシスを示す図である。
【図４】実施例１において測定したファラデー回転角の波長依存性（II）を示す図である。
【図５】記録・再生ヘッドを示す図である。
【図６】実施例１において測定した印加磁界とファラデー回転角の関係を示す図である。
【図７】基板上の溝構造を模式的に示す断面図である。
【図８】実施例４で作製した高密度磁気記録媒体の磁気光学特性を示す図である。
【符号の説明】
１    基板
２    反射膜
３    磁性膜
４    保護膜
１０    記録・再生ヘッド
１１    対物レンズ
１２    コイル
１３    軟磁性コイル
２０    光
Ｌ    図５中のＬは記録再生ヘッドと保護膜の距離を示す
１００    透明基板
１１０    鉄超微粒子膜
Ｌ    図７中のＬは溝構造作製時のＵＶ光の露光幅を示す
Ｈ    溝の深さ
【図１】
0003792406.tif 000005
【図２】
0003792406.tif 000006
【図３】
0003792406.tif 000007
【図４】
0003792406.tif 000008
【図５】
0003792406.tif 000009
【図６】
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【図７】
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【図８】
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