JPH06101152B2 - 光磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

光磁気記録媒体の製造方法

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JPH06101152B2
JPH06101152B2 JP1924193A JP1924193A JPH06101152B2 JP H06101152 B2 JPH06101152 B2 JP H06101152B2 JP 1924193 A JP1924193 A JP 1924193A JP 1924193 A JP1924193 A JP 1924193A JP H06101152 B2 JPH06101152 B2 JP H06101152B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気カー効果を利用し
て読出しができるキュリー点書込みタイプの新規な光磁
気記録媒体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】消去可能な光ディ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)という問題点があ
った。この問題点を補う為に、記録再生用ヘッドと消去
用ヘッドを別々に設ける方法、あるいは、レーザーの連
続ビームを照射しながら、同時に印加する磁場を変調し
つつ記録する方法などが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
は、装置が大がかりとなり、コスト高になる問題点ある
いは高速の変調が出来ないなどの問題点を有する。
【0004】本発明は上述従来例の問題点を除去するた
めになされたものであり、従来の装置構成に簡易な構造
の磁界発生手段を付設するだけで、磁気記録媒体と同様
に重ね書き(オーバーライト)が可能となる光磁気記録
媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の目的は以下の本発
明によって達成できる。即ち、高いキュリー点TH1と低
い保磁力HL1を有する第1磁性層と、この第1磁性層に
比べて相対的に低いキュリー点TL2と高い保磁力HH2
有する第2磁性層と、この第2磁性層に比べて相対的に
高いキュリー点TH3と低い保磁力HL3を有する第3磁性
層とからなる三層構造の垂直磁化膜を少なくとも基板上
に有し、 (σW12/2MS11)>HL1,(σW23/2MS33)<
L3 {第1磁性層と第2磁性層の磁壁エネルギーをσW12
第2磁性層と第3磁性層の磁壁エネルギーをσW23
し、第1磁性層、第2磁性層、第3磁性層の膜厚を順に
1,h2,h3とし、これらの層の飽和磁化の大きさを順
にMS1,MS2,MS3とする。}以上の条件を満足する光磁
気記録媒体の製造方法であって、前記基板上に第1磁性
層及び第2磁性層成膜後、第3磁性層を成膜するまでの
時間を調整することにより前記第2磁性層と第3磁性層
間の交換結合力を調整することを特徴とする光磁気記録
媒体の製造方法である。
【0006】以下、図面を参照して本発明を詳細に説明
する。
【0007】図1(a),(b)は各々本発明の方法で製造さ
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。図1(a)の光磁気記録媒体は、プリグルーブが設け
られた透光性の基板B上に、第1磁性層1と第2磁性層
2と第3磁性層3とが積層されたものである。第1磁性
層1は高いキュリー点(TH1)と低い保磁力(HL1)を有
し、第2磁性層2は低いキュリー点(TL2)と高い保磁力
(HH2)を有し、第3磁性層3は、高いキュリー点(TH3)
と低い保磁力(HL3)を有する。ここで「高い」、「低
い」とは第1・第3磁性層と第2磁性層とを比較した場
合の相対的な関係を表わす(保磁力は室温における比
較)。
【0008】さらにこの光磁気記録媒体では、第1磁性
層1と第2磁性層2の磁壁エネルギーをσW12、第2磁
性層2と第3磁性層3の磁壁エネルギーをσW23とし、
第1磁性層1,第2磁性層2,第3磁性層3の膜厚を順
にh1,h2,h3とし、これらの層の飽和磁化の大きさを
順にMS1,MS2,MS3とすると、上記3つの磁性層が次の
式を満たすように結合している。
【0009】
【数1】 この式を満たすべき理由については後述する。
【0010】第1磁性層1と第3磁性層3の間で特にキ
ュリー点、保磁力の関係は限定されないが、好ましくは
H1≧TH3、HL1≦HL3である。
【0011】ただし、通常は第1磁性層1のTH1は15
0〜400℃、HL1は0.1〜1KOe、第2磁性層2
のTL2は70〜200℃、HH2は2〜10KOe、第3
磁性層3のTH3は100〜250℃、HL3は0.5〜4
KOe程度の範囲内にするとよい。
【0012】本発明の方法で製造される光磁気記録媒体
の、隣接する磁性層は交換力で結合しており第1磁性層
1と第2磁性層2は相対的に強く結合しており、第2磁
性層2と第3磁性層3は相対的に弱く結合している。
【0013】3つの磁性層1,2,3は、最終的に記録さ
れた2種のビットの磁化状態(図2(f)に示す状態)が
安定に存在出来る様に、即ち上記の関係式を満たすよう
に各層の膜厚、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。
【0014】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、Gd
Co,GdFe,TbFe,DyFe,GdTbFe,
TbDyFe,GdFeCo,TbFeCo,GdTb
Co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。
【0015】本発明の製造方法による光磁気記録媒体の
他の例である図1(b)において、4,5は3つの磁性層
1,2,3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。
【0016】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6
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。
【0017】以下、図2〜図4を用いて本発明の製造方
法による光磁気記録媒体への記録の過程を示す。記録
前、磁性層1,2の磁化の向きと磁性層3の磁化の向き
とは、平行で安定状態であっても良いし、反平行で安定
状態であっても良い。
【0018】図3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図2(a)のようになっていたとす
る。即ち、図2では、記録前、第1、第2磁性層1,2
と第3磁性層3との磁化の向きが平行なときに安定であ
る場合について説明する。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の磁界の大きさを第2磁
性層2と第3磁性層3の保磁力の間の値に設定すると
(磁界の向きは本実施例では上向き)、図2(b)に示す
様に第3磁性層3は一様な方向に磁化され、一方、第2
磁性層2の磁化は初めのままである。また、第2磁性層
と強く結合している第1磁性層1の磁化も初めのままで
ある。
【0019】次に光磁気ディスク35が回転して記録・
再生ヘッド31を通過するときに、2種(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、記録
信号発生器32からの信号に従って、そのどちらかのパ
ワーでもって、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2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3磁性層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図4において、第1種
のレーザーパワーはTL2付近、第2種のレーザーパワー
はTH3付近までディスクの温度を上昇できる。
【0020】第1種のレーザーパワーにより第2磁性層
2と第3磁性層3とは、第2磁性層2のキュリー点付近
まで昇温するが、第3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、バイアス磁界を
適正に設定しておくことにより、図2(b)に示すどちら
の磁化状態からも、図2(c)の様な記録ビットが形成さ
れる(第1種の予備記録)。なお、第1磁性層1も、第
2磁性層2との交換結合により図のような磁化状態とな
るのである。
【0021】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。
【0022】第1種の予備記録では第3磁性層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
2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の予備記録で
は第3磁性層3の磁化反転を補助する向きに設定され
る。また、このバイアス磁界は、第1種、第2種どちら
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り第2種のレー
ザーパワーの予備記録に必要な最小限の大きさに設定し
ておくことが好ましい。
【0023】一方、第2種のレーザーパワーにより、第
3磁性層3のキュリー点近くまでディスクを昇温させる
(第2種の予備記録)と、上記のバイアス磁界により第
3磁性層3の磁化の向きが反転する。続いて第2磁性層
2と第1磁性層1の磁化も第3磁性層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、図2
(b)のどちらの磁化状態からも図2(d)のような記録ビッ
トが形成される。
【0024】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図2(c)か(d)の状態に記
録されることになる。
【0025】次に光磁気ディスク35を回転させ、記録
ビット(c),(d)が磁界発生部34を再び通過すると、磁
界発生部34は前述したように第2磁性層2と第3磁性
層3の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。一方、記録ビット(d)
は第3磁性層3が磁化反転を起こして(f)の状態にな
る。
【0026】(f)の記録ビットの状態が安定に存在する
為には、前記したように
【0027】
【数2】 となっていることが必要である。これは次のような理由
による。
【0028】σW12/2MS11は第1磁性層1に働く交
換力の強さを示す。つまりσW12/2MS11の大きさの
磁界で第1磁性層1の磁化の向きを、第2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
に)向けようとする。そこで第1磁性層1の磁化が常に
第2磁性層2の向きに対して安定な方向(この場合は同
じ方向に)に向いている為には、第1磁性層1の保磁力
L1が、この交換力より小さければよい。つまりσW12
/2MS11>HL1であればよい。
【0029】またσW23/2MS33は第3磁性層3に働
く交換力の強さを示す。つまりσW2 3/2MS33の大き
さの磁界で第3磁性層3の磁化の向きを第2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
へ)向けようとする。そこで第3磁性層3がこの磁界に
対して磁化が反転しない為には(図2(f)の記録ビット
が安定に存在する為には)、第3磁性層3の保磁力をH
L3としてσW23/2MS33<HL3であればよい。
【0030】上述したように本発明の方法で製造される
べき光磁気記録媒体では、第2磁性層2と第3磁性層3
とが、記録時に交換力による有効なバイアス磁界が働く
ように、交換結合をしていることが必要である。しか
し、この交換結合力がある程度以上大きい場合には、上
記式を満足しなくなる、すなわち、(f)の記録状態のビ
ットが安定に存在できなくなる。このため、上式を満た
すように、第3磁性層3の保磁力を磁界発生部での磁界
よりも小さい範囲で比較的大きな値に設定することが望
ましい。さらに、第2磁性層2と第3磁性層3との間の
交換結合の大きさを最適化する必要がある。
【0031】本発明では、 第2磁性層と第3磁性層の
交換力σW23/2MS33を調整するため、第2磁性層形
成後、第3磁性層を形成するまでの時間を変化させる。
一般的に、第2磁性層の成膜後、第3磁性層成膜までの
時間を長くすることにより、交換力σW23/2MS33
小さくなるから、前記時間を適切な値とすることによ
り、交換力の大きさを最適化することができる。
【0032】本発明の製造方法による光磁気記録媒体に
対する上述の記録方法では、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(オーバーライト)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。再生信号の大きさ(変調
度)は主として第1磁性層1の光磁気効果に依存する。
このことと、本発明の製造方法による光磁気記録媒体
の、再生光が入射する第1磁性層1にはキュリー温度の
高い材料(即ち、光磁気効果の大きな材料)を使用でき
ることから、本発明の製造方法による光磁気記録媒体で
は再生信号の大きい(変調度の大きい)記録が可能とな
る。
【0033】図2の説明では第1磁性層1・第2磁性層
2と第3磁性層3との磁化の向きが平行なときに安定な
例を示したが、これらの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。図5(A),(B)
に、これらの場合の記録過程の磁化状態を図2に対応さ
せて示しておく。
【0034】
【実施例】4元のターゲット源を備えたスパッタ装置内
に、プリグルーブ、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
間の距離10cmの間隔にセットし、回転させた。
【0035】アルゴン中で、第1のターゲットより、ス
パッタ速度100Å/min、スパッタ圧5×10-3
orrでZnSを保護層として800Åの厚さに設け
た。
【0036】次にアルゴン中で、第2のターゲットより
スパッタ速度100Å/min、スパッタ圧5×10-3
TorrでGdFeCo合金をスパッタし、膜厚400
Å、TH1=約350℃のGdFeCoの第1磁性層を形
成した。この第1磁性層自身のHL1は約500 Oe以
下であり、副格子磁化は遷移金属の方が大きかった。
【0037】次に同様な条件で、第3のターゲットより
TbFe合金をスパッタし、膜厚400Å、TL2=約1
40℃のTbFeの第2磁性層を形成した。この第2磁
性層自身のHH2は約5000 Oe以上であり、副格子
磁化は遷移金属の方が大きかった。
【0038】次に同様な条件で第4のターゲットよりG
dTbFeCo合金をスパッタし、膜厚300Å、TH3
=約260℃のGdTbFeCoの第3磁性層を形成し
た。この第3磁性層自身のHL3は約500〜1500
Oeであり、副格子磁化は希土類金属の方が大きかっ
た。
【0039】次に同条件で第1のターゲットより、Zn
Sをスパッタし、保護層として2000Åの厚さのZn
S層を設けた。
【0040】次に上記の膜形成を終えた基板を、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。この光
磁気ディスクを記録再生装置にセットし、2KOeの磁
界発生部を、線速度約7m/secで通過させつつ、約
1μmに集光した830nmの波長のレーザービームを
50%のデューティで2MHzで変調させながら、4m
Wと8mWの2値のレーザーパーワーで記録を行なっ
た。バイアス磁界は150 Oeであった。その後1m
W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。
【0041】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、オーバーライトが可
能であることが確認された。
【0042】第2磁性層形成後、第3磁性層を形成する
までの時間を30秒、30分、3時間と変化させたとこ
ろ、σW23/2MS33の値はそれぞれ1.0KOe,0.
7KOe,0.4KOeと時間を長くするほど小さくす
ることができ、交換力σW23/2MS33の値を最適化す
ることができた。
【0043】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の製造
方法によれば、高いキュリー点(TH1)と低い保磁力(H
L1)を有する第1磁性層と、この第1磁性層に比べて相
対的に低いキュリー点(TL2)と高い保磁力(HH2)を有す
る第2磁性層と、この第2磁性層に比べて相対的に高い
キュリー点(TH3)と低い保磁力(HL3)を有する第3磁性
層とからなる三層構造の磁性層を有し、第2磁性層と第
3磁性層との間の交換力が好適に制御された光磁気記録
媒体が得られる。この光磁気記録媒体を用いると記録時
に、記録ヘッドと別位置に磁界発生手段を設け、2値レ
ーザーパワーで記録することにより、重ね書き(オーバ
ーライト)が可能になった。
【0044】また、本発明の方法で製造される光磁気記
録媒体の、主に再生に利用される磁性層は、光磁気効果
の大きい材料から選び得るので、結果として本発明の製
造方法による光磁気記録媒体に記録されたビットは再生
信号が大きいという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は各々本発明の方法で製造される光磁
気記録媒体の一例の構成を示す図である。
【図2】本発明の製造方法による光磁気記録媒体に対す
る記録を実施中の、磁性層1,2,3の磁化の向きを示す
図である。
【図3】記録・再生装置の概念図である。
【図4】第2磁性層2と第3磁性層3の保磁力と温度と
の関係を示す概略図である。
【図5】(A),(B)はそれぞれ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。
【符号の説明】
B プリグルーブ付の透光性基板 1,2,3 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 35 光磁気ディスク

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高いキュリー点TH1と低い保磁力HL1
    有する第1磁性層と、この第1磁性層に比べて相対的に
    低いキュリー点TL2と高い保磁力HH2を有する第2磁性
    層と、この第2磁性層に比べて相対的に高いキュリー点
    H3と低い保磁力HL3を有する第3磁性層とからなる三
    層構造の垂直磁化膜を少なくとも基板上に有し、 (σW12/2MS11)>HL1,(σW23/2MS33)<
    L3 {第1磁性層と第2磁性層の磁壁エネルギーをσW12
    第2磁性層と第3磁性層の磁壁エネルギーをσW23
    し、第1磁性層、第2磁性層、第3磁性層の膜厚を順に
    1,h2,h3とし、これらの層の飽和磁化の大きさを順
    にMS1,MS2,MS3とする。}以上の条件を満足する光磁
    気記録媒体の製造方法であって、 前記基板上に第1磁性層及び第2磁性層成膜後、第3磁
    性層を成膜するまでの時間を調整することにより前記第
    2磁性層と第3磁性層間の交換結合力を調整することを
    特徴とする光磁気記録媒体の製造方法。
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