专利名称：记录及重现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有优良的记录密度、记录容量、数据转换速率和记录信号可靠性的记录介质，本发明也涉及记录和重现装置以及记录方法。
用具有单层磁性膜的磁记录介质作为记录层，已是磁记录工艺的通常做法。但是，如果把这类有单层结构磁性膜的磁记录介质用作磁记录时，就会限制记录密度、记录容量及磁记录数据转换率的改进，因为这类单层结构的磁性膜的信息记录模型是基于使用信号“0”和“1”的两种信号记录，为了解决上述技术问题，本发明者用多层结构的磁化膜作为固体磁记录介质的记录层来增加磁记录介质的记录密度、记录容量划数据转换速率。(例如，见日本专利特开昭公报第32442/1989号)。
但是，在上面揭示的磁记录方法中存在这样的问题，即由于记录介质的磁化状态只能通过用在记录信息上激光束能量变化来控制，故使用的激光束能量变化可允许的极限是小的，且记录信号的可靠性差。
根据上述作出了本发明，本发明的一个目的是提供具有优良的记录密度、记录容量、数据转换速率和记录信号可靠性，能磁记录信息的记录介质。本发明也提供了记录和重现装置及记录方法。
为了实现本发明的上述目的，本发明提供的第一种多层记录介质，其特征在于它有矫顽力不相同的多层记录层以及在衬底上的记录层之间插入一层非磁内层。
本发明的第二种多层记录介质，其特征在于它有矫顽力不同的多层记录层以及在衬底上的记录层之间插入一层透明的非磁内层。
本发明的第一种记录和重现装置可用来记录并重现多值的信息，在该装置中装有通过将磁场施加于记录介质上而记录信息的记录装置以及用激光束照射记录介质，来重现记录在记录介质中的信息重现装置，其特征在于在该记录装置中有产生磁力线的装置，而该装置具有产生多种磁场的功能。
本发明的第二种记录和重现装置可用来记录并重现多值信息，在该装置中装有通过用能量来照射记录介质，接着在上面施加磁场来记录信息的记录装置以及通过激光束照射记录介质来重现记录的信息的重现装置，其特征在于该记录装置中有一个产生磁力线的装置，该装置具有能产生多种磁场的功能。
本发明的第三种记录和重现装置可用来记录并重现多值信息，在该装置中装有在记录介质中记录信息的记录装置以及通过用激光束照射记录介质使其中记录的信息重现的重现装置，其特征在于该重现装置具有检测激光束照射记录介质后反射光偏振面旋转的功能。
本发明的第四种记录和重现装置可用来记录并重现多值信息，在该装置中装有用作记录信息的记录装置及通过用激光束照射记录介质使记录在记录介质中的信息重现的重现装置，其特征在于重现装置中有检测激光束照射记录介质后透射光偏振面旋转的功能。
本发明的第五种记录和重现装置可用来记录并重现多值信息，在该装置中装有记录信息的记录装置及重现记录在记录介质中的信息的重现装置，其特征在于重现装置具有磁信息重现功能。
本发明用来记录记录介质中的多值信息的记录方法的特征在于该记录方法包括给多层记录介质施加磁场，该多层记录介质具有矫顽力不同的多记录层以及有衬底上的记录层间插入一层非磁的内层，从而使记录层的磁化方向与设定方向一致，然后在与记录介质磁化方向相反的方向上施加磁场，其强度相应于记录在记录层中的信息，这样就控制了磁化方向已反转的记录层的数量。
根据本发明的磁记录介质，磁记录装置和重现装置以及磁记录的方法，磁记录介质的磁化状态，即磁化方向及磁化强度可以通过控制施加在磁记录介质上的磁场强度而容易地得到控制，因而与磁化状态相应的多值信息就能被记录在磁记录介质中，此外，磁记录介质的磁化状态利用Kerr效应或Faraday效应或采用普通磁头容易地读出。结果，当根据本发明进行磁记录时所得的记录密度增加了，记录容量、数据转换速率以及记录信号的可靠性都能显著地改进。
图1是本发明记录介质的横截面简图。
图2展示本发明中用于记录介质的记录方法的原理。
图3显示了用于本发明中记录和重现装置的方框图。
图4是本发明磁记录介质中观察到的Kerr磁滞回线。
图5表示将不同强度的磁场施加于记录介质时由测量本发明的磁记录介质的磁Kerr旋转角所观察到的结果。
图6表示在本发明的磁记录介质中重现所记录的信息的实验结果，该磁记录介质中具有已记录的多值信息。
1.…衬底2.2a，2b，2c…记录层3.…内层4.…保护膜5.…控制部分6.…磁力线形成部分7.…激光束源8.…偏振器9.…半透镜
10.…检偏器11.…光检测部分12.…信号处理部分20.…记录介质下面将详细叙述本发明的记录介质、记录和重现装置以及记录方法。
本发明的记录介质20包括，例如，如图1所示，衬底1，在衬底1上形成的多记录层2以及插在记录层2间的非磁内层3以及在记录层最上面的保护膜4。
当所用的激光束从衬底1的一面入射时，衬底1最好是透明的。除了诸如玻璃、铝之类的无机材料外，衬底1可由诸如聚(甲基丙烯酸甲酸)、聚碳酸酯、聚碳酸酯的聚合物合金和聚苯乙烯的有机材料，如美国专利4，614，778所公布的无定形聚烯烃，例如乙烯和1，4，5，8-二甲桥-1，2，3，4，4a，5，8，，8a-八氢化萘(四环十二碳烯)的共聚物、乙烯和2-甲基-1，2，3，4，4a，5，8，8a-八氢化萘(甲基四环十二碳烯)的共聚物、乙烯和2-乙基-1，4，5，8-二甲桥-1，2，3，4，4a，5，8，8a-八氢化萘的共聚物，聚-4-甲基-1-戊烯、环氧树脂、聚醚砜和聚醚亚酰胺所组成。虽然对衬底1的厚度无特定的限制范围，但是其较好的厚度是0.5-5毫米，最好厚度为1-2毫米。
记录层2可由稀土元素-过渡金属系合金，例如由Tb-Fe合金和Tb-Co合金或由诸如石榴石的氧化物磁性材料所组成。虽然每层记录层2的厚度根据其构成记录层2的材料不同而不同，但其厚度通常应为20-500
，较好地为20-300
左右。构成记录层2的材料不必是相同的种类，它们可以不同。
用于透明非磁膜的内层3可由诸如SiNx(x较好的是0＜x≤4/3)、AlNx(x较好的是0＜X≤1)、AlSiNx和BNx的氮化物;诸如SiOx(0＜X≤20、Tb-SiO2、Mg-SiO2、Al2O3、SiO2-Al2O3、Mg-SiO2-Al2O3、Tb-SiO2-Al2O3、Ba-SiO2、Ba-Al2O3、Mg-Al2O3、TiO2、TiO、ZnO、ZrO2、Ta2O5、NbO5、CeO2、SnO2、TeO2和铟-锡氧化物;以及ZnS、CdS、ZnSe、SiC、Si和MgF2所组成。有用的非磁材料包括诸如Al、Cu、Au和Ag的金属。构成内层3的材料不必是相同的种类，它们可以是不同的种类。各个内层3必须有这样的厚度使其能抑制记录层间的相互作用，以致每个记录层各自形成并保持它的磁畴模式，例如，由SiO组成的内层3厚度较好地至少为15
。
保护膜4可由用在内层3中的相同材料所组成。
通过用诸如真空沉积，溅射或离子镀的普通成膜方法在衬底1上可形成记录层2、内层3，如果需要，还有保护膜4。
下面举例说明有三层记录层的记录介质，在本发明的记录和重现装置中记录和重现信息的原理。在此例中，最接近衬底的记录层2a的矫顽力记作Hc1，中间记录层2b的矫顽力记作Hc2，离衬底最远的记录层2c的矫顽记作Hc3，同时假设Hc1＜Hc2＜Hc3。
首先，在普通磁记录介质信息前，给记录介质施加足够强的磁场使整个磁记录介质磁畴的磁化方向与预定方向一致，该状态如图2(a)所示并记为“0”。
接着，将Hc1＜H＜Hc2的记录磁场H施加到这种磁记录介质的设定部位上，其方向与已经建立的整个磁化方向相反，这样记录层2a上的磁化方向反转，产生了如图2(b)所示的状态，该状态记作“1”。下面，“磁场施加到记录介质的设定部位”可被定义为“磁场施加于记录介质”。“使记录介质中的记录层内的磁畴方向反转”被定义为“记录层上的磁化方向反转”。相似地，将Hc2＜H＜c3的记录磁H用于记录介质，记录2a和2b的磁化方向反转，形成了如图2(c)所示的状态“2”。进一步地，将Hc3＜H的记录磁场施加于记录介质，所有记录层上的磁化方向都反转了，产生了如图2(d)所示的状态“3”。就有三层记录层的磁记录介质而言，在该磁光记录介质中通过控制磁化方向已反转的记录层数字可以记录四种信号“0”、“1”、“2”和“3”。
下面参照图3阐述本发明的记录和重现装置。在记录介质中用来记录信息的记录装置包括控制部分5来传递相应一系列记录信息的记录信号以及磁力线产生部分6，6具有产生不同强度磁场的功能，例如6是电磁铁。在实际记录中将与记录信号相应的记录电流首先施用在磁力线产生部分6上以在记录介质20的外围形成与记录电流相应的磁场。在此例中，通过调节记录电流的强度来控制施加在记录介质20上的强度。用该方法，可以在记录介质20的一个记录位中控制磁化方向反转的记录层数字。从而通过使用该装置能在记录介质20中记录多值信息。
在本发明中，通过将磁场施加在记录介质上，同时通过用激光束照射记录介质从而能将信息记录到记录介质中。记录介质中照射部分的温度上升，该部分的矫顽力下降，这样施加磁场可改变该部分的磁化方向，从而能将信息记录其中。
利用Kerr效应或Faraday效应，可以重现记录在记录介质中的信息，也可通过磁重现技术进行重现。
用如图3所示的重现装置进行用Kerr效应重现已记录的信息。该重现装置由激光束源7、偏振器8、半透镜9、检偏器10、光检测器11以及重现信号处理部分12所组成。当用通过偏振器8的激光束照射记录介质20时，即将线偏振光用作记录光时，通过Kerr效应使反射光的偏振面旋转。随后该反射光通过检偏器10，用光检测器11检测这还通过的反射光的变化量，而在重现信号处理部分12中将这一变量重现为信息。根据磁记录介质20中磁化方向已反转的记录层2的数字，作用于反射光的Kerr效应可以变化，因此，20的磁化状态可以通过测量作用于反射光的Kerr效应来读出，从而重现了记录在北记录介质20中的信息。虽然作为重现装置例子这儿例举了用磁Kerr效应的重现装置，但是，根据记录信号的种类，也可用Faraday效应的重现装置或对普通磁头响应的重现装置。
通过使用透射光型重现装置或反射光型重现装置可以实现用Faraday效应重现记录的信息。在透射光型重现装置中，激光束源7和光检测器11与记录介质20相互相对放置，在反射光型重现装置的条件下，反射膜插在衬底1和记录层2a间以便使重现光能在记录介质内来回移动，因此与使用Kerr效应的重现装置相同的重现装置可被采用。
下面参照有三层记录层的记录介质来阐述本发明的记录和重现方法。但是，在本发明中，也可以使用有超过三层的多层记录层的磁记录介质。在此情况下，当记录层有几层时，在同样的表面积上以记录常规记录方法中log2(n+1)倍量的信息。在本发明中，使用的信号基本符合理论值log2(n+1)，通过改变输入和输出信号只能产生转换，从而记录容量可以容易地成为log2(n+1)倍。接增加记录容量的比率也可增加数据转速率，因此通过选择适当的记录磁场强度、重现光和记录层数字可将电视信号记录下来并在有效的时间里重现。
本发明的记录和重现装置不一定是不可分的，它们可分开使用。
通过磁场调节法在磁记录介质中记录信息时，据信由于磁记录介质的矫顽力一般很大，需采用强磁场进行记录，因此加速记录是很困难的。但是，为获得适合于磁场调节法的优选磁头或介质的研究有了进展，所以加速记录运行的问题几乎得以解决。
根据前述本发明的记录介质、记录和重现装置及记录方法，磁记录介质密度得以改进，记录信息的数据转换速率和记录信息的可靠性明显改善。
下面参照实例对本发明进行详述，但应当解释本发明不限于实例。
实例这里使用的记录介质具有一玻璃衬底，在其上有三层记录层，各自由Tb-Fe合金所组成，其厚度为70 。下面将提到虽然记录层的组成相同，但是，在记录层间相互作用的影响下这些记录层的矫顽力是不同的。内层及使用的保护层由SiO组成，它们的厚度依次为30 和800 。
将足够或的负方向(其中“负方向”的意思是指图2中向上的方向)的磁场施加到该记录介质上使所有记录层的磁化方向一致都朝负方向。然后，记录磁场H的强度逐渐增大通过0(零)从负方向转成正方向(其中“正”表示图2中向下的方向)，将以正方向施加在记录介质上，接着磁场从正经过0(零)到负施加到记录介质上，上述情况中观察到的Kerr磁滞回线如图4所示。
鉴于该回线是有三个陡度的梯线，该回线指示三层记录层的矫顽力各不相同，每层记录层保持其本身的磁化状态。
即当记录磁场H小于Hc1时，记录介质不改变，但当H＝Hc1时，在矫顽力Hc1的记录层发生磁化反转。在保持Hc1＜H＜Hc2关系时，保持该状态，在H＝Hc2时，矫顽力为Hc2的记录层发生磁化反转。在Hc2＜H＜Hc3的关系下，保持该状态，在H＝Hc3时矫顽力为Hc3的磁层发生磁化反转。即使H大于那些矫顽力时磁化方向也不改变。
通过将各段Kerr磁滞回线进行比较来证实前述理论，一段是记录磁场的最大值H小于Hc1时施加磁场所画出的Kerr磁滞回线(图5a)，一段是记录磁场的最大值H为Hcl＜H＜Hc2时施加磁场所画出的Kerr磁滞回线(图5b)，一段是记录磁场的最大值H为Hc2＜H＜Hc3时施加磁场所画出的Kerr磁滞回线(图5d)以及记录磁场最大值H＞Hc3时施加磁场所画出所Kerr磁滞回线(图5d)。
从上述所得的结果中可以明白在磁记录介质中有4种信号可被记录，在矫顽力为Hc1的记录层中可以记录信息，在这之中记录磁场H为Hc1＜H＜Hc2时磁化方向反转(记下信号“1”)在保持记录磁场H为Hc2＜H＜Hc3时磁化方向反转在矫顽力依次为Hc1和Hc2的两层记录层中记录信息(写下信号“2”)，在保持记录磁场H＜Hc3时磁化方向反转在记录层中记录信息，(写下信号“3”)，当保持H＜Hc1时记录信号则为“0”。
图6表示施加电磁体时的记录电流以及用激光束从信息中得到的重现信号，信息则是通过从电磁体中产生的磁场进行记录。从结果中可以明白可得四种重现信号，它们相应于四种记录信号。
权利要求
1.一种用来记录和重现多值信息的装置，其特征在于该装置有(i)一种记录装置，它相应于被记录的信息能产生至少三种水平的磁力线，(ii)一种记录介质，由于施加了记录装置产生的磁力线而在其上记录信号，每个所述的信号具有一个值，该值是选自相应于记录装置施加的磁力线而产生的至少三种值中的一个，以及(iii)一种具有磁信息重现功能的重现装置。
2.一种用来记录和重现多值信息的装置，其特征在于该装置装有(ⅰ)一种记录装置，它相应于被记录的信息能产生至少三种水平的磁力线，(ⅱ)一种记录介质，由于施加了记录装置产生的磁力线而能在其上记录信号，每个所述信号具有一个值，该值是选自相应于记录装置施加的磁力线而产生的至少三种值中的一个值，(ⅲ)用激光束照射记录介质并检测激光束反射光偏振面的旋转角度以读出至少三种值的信号的重现装置。
3.一种用来记录和重现多值信息的装置，其特征在于该装置装有(ⅰ)一种记录装置，它相应于被记录的信号能产生至少三种水平的磁力线并同时能用能量来进行照射，(ⅱ)一种记录介质，向其施加记录装置产生的磁力线并用记录装置的能量束照射而在其上记录信号，每个所述的信号具有一值，该值是选自相应于记录装置施加的磁力线而产生的三种值中的一个值，(ⅲ)用激光束照射记录介质并检测激光束反射光偏振面的旋转角度以读出至少三种信号的重现装置。
4.一种用来记录和重现多值信息的装置，其特征在于该装置装有(ⅰ)一种记录装置，它相应于被记录的信号能产生至少三种水平的磁力线并同时能用能量来进行照射，(ⅱ)一种记录介质，向其施加记录装置产生的磁力线并用记录装置的能量束照射而在其上记录信号，每个所述的信号具有一个值，该值是选自相应于记录装置施加的磁力线而产生的三种值中的一个值，(ⅲ)用激光束照射记录介质并检测激光束透射偏振面的旋转角度以读出至少三种信号的重现装置。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于其中能记录介质包括一层衬底;至少三层矫顽力不同的磁记录层，以及至少两层非磁内层，它们依次插入所述记录层的相邻两层记录层之间，通过调节施加于记录介质上二进制信息单位的磁场，从而控制磁化方向反转的在二进制信息单位中的磁畴数来记录至少四个信号。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于其中能记录多值信号的记录介质包括一层对记录和重现光束透明的衬底，至少三层矫顽力不同的磁记录层，以及至少两层非磁内层，它们依次插入所述记录层的相邻两层记录层之间，通过调节施加于记录介质上二进制信息单位的磁场，从而控制磁化方向反转的在进制信息单位中的磁畴数来记录至少四个信号。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的装置，其特征在于其中能记录多值信息的记录介质包括一层对记录和重现光束透明的衬底，至少三层矫顽力不相同的磁记录层，其矫顽力强度逐步增加或减少，各层由稀土碱金属或氧化物磁性材料所组成;以及至少二层对记录和重现光束透明的非磁内层，它们可依次插入所述记录层的相邻两层之间。通过调节施加于记录介质上二进制息单位的磁场，从而控制磁化方向反转的在二进制信息单位中的磁畴数来记录至少四个信号。
全文摘要
本发明提供了用来记录和重现在所用记录介质上的信息的记录和重现装置。该装置包括(i)记录装置，(ii)记录介质，(iii)重现装置。使用该装置可以改进记录信息的数据转换速率和记录信息的可靠性。
文档编号G11B11/10GK1071023SQ92112800
公开日1993年4月14日 申请日期1992年10月31日 优先权日1989年6月2日
发明者斋藤信雄, 河村纪一, 户上雄司, 水本邦彦 申请人:日本放送协会, 三井石油化学工业株式会社