JP2000173006A - 磁気記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速記録が可能で非線型歪みの少ない磁気記
録装置を提供する。 【解決手段】 記録を行う際に設定されている記録電流
の振幅値に応じて記録ヘッドから発生する磁界の、記録
媒体に形成する記録ビットの磁化の平均的な向きと平行
な成分の大きさが、正の平衡値１０１から負の平衡値１
０４に変化するのに要する時間と、負の平衡値から正の
平衡値に変化するのに要する時間とが、記録ヘッドと記
録媒体が相対的に記録ビット長だけ動くのに要する時間
１０７の最小値以上であり、かつ、正の平衡値から負の
平衡値の９０％に変化するのに要する時間と、負の平衡
値から正の平衡値の９０％に変化するのに要する時間と
が、記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ
動くのに要する時間の最小値以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録装置に関
し、特に高速書き込みに適した磁気記録装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録装置の書き込み時間ｔは、記録
ヘッドと記録媒体の相対速度ｖと記録ビット長ｂから求
められ、ｔ＝ｂ／ｖである。この書き込み時間ｔは、記
録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ動くの
に要する時間である。記録ヘッドから発生する磁界の強
度と向きを変化させて記録を行う従来の磁気記録装置に
おいては、この書き込み時間ｔに対して、記録ヘッドか
ら発生する磁界の変化時間は十分小さいと考えられてい
た。ところが高速書き込みの可能な磁気記録装置を作製
する場合、書き込み時間ｔが小さくなるため、記録ヘッ
ドから発生する磁界の変化時間と書き込み時間ｔとの関
係が重要になってきた。

【０００３】例えば、米国ＩＥＥＥ磁気学会報、第３４
巻、１８２２〜１８２７頁（１９９８年）（IEEE Trans
action on Magnetics, Vol.34, No.4, July 1998, pp.1
822-1827）に掲載されている Klass B. Klaassenの論文
によると、記録ヘッドから発生する磁界の記録ビットの
磁化の向きと平行な成分の大きさが、正または負の平衡
値の８０％から負または正の平衡値の８０％に変化する
のに要する時間が書き込み時間ｔの８０％以下であるこ
とが必要とされている。このことは、記録ヘッドから発
生する磁界の変化が時間に対して線形であるとすると、
正または負の平衡値から、負または正の平衡値に変化す
るのに要する時間が書き込み時間ｔ以下であることが必
要である、ということにほかならない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】磁気記録装置におい
て、記録を行う際には、記録ヘッドにある最適な振幅を
持つ記録電流を印加するように設定されている。設定さ
れている最適な記録電流の正または負の最大値を印加し
て一定時間経過すると、記録ヘッドから発生する磁界強
度はある平衡値に達する。書き込み時間ｔを短くする場
合、記録ヘッドから発生する磁界強度がこの平衡値に達
するまでの変化時間を短縮することが必要である。記録
ヘッドは、コイルに電流を流し、電磁誘導により発生す
る磁界を、磁極のギャップ部より漏洩させて記録を行
う。したがって磁界の変化時間を短縮するためには、コ
イルに流す電流の変化時間を短縮する必要がある。

【０００５】ところで、磁極の材料には主として金属の
軟磁性膜を用いるため、高周波駆動した際、磁極に渦電
流などの損失が生じ易く、コイルに流す電流の変化に対
して、発生する磁界の位相が遅れ、変化の開始時間が遅
れる。磁界の時間に対する変化率も一定にならず、平衡
値に近づくほど変化率が減少し、なかなか飽和に達しな
い。このような磁界の時間変化の遅延と非線型性は、磁
界の変化時間を短縮すればするほど顕著になる。したが
って、記録ヘッドから発生する磁界の記録ビットの磁化
の平均的な向きと平行な成分の大きさが、正または負の
平衡値から負または正の平衡値に変化するのに要する時
間が、書き込み時間ｔに比べて大きくなる可能性が高ま
る。この結果、記録に必要な磁界が不足して、記録媒体
が十分磁化されなかったり、記録媒体上に形成される磁
化遷移の位置が所望の位置からずれる、といった非線型
現象が生じ易く、磁気記録装置の性能を著しく損なうと
いう問題が生じた。

【０００６】本発明の目的は、このように記録ヘッドか
ら発生する磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成分
の大きさが、正または負の平衡値から負または正の平衡
値に変化するのに要する時間が、書き込み時間ｔに比べ
て大きくなるような場合にも、高速で十分に記録が行わ
れ、非線型歪みの少ない、高性能の磁気記録装置を提供
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】図１に、記録ヘッドから
発生する磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行
な成分の大きさの時間変化を実線で示す。記録ヘッドの
コイルに流す電流の変化も破線で合わせて示した。ここ
で、磁界および電流はそれぞれの最大値で規格化して示
した。変化の開始時間の遅れが見られ、磁界が平衡値に
近づくほど磁界の変化率が減少し、なかなか飽和に達し
ない様子がわかる。図１において、１０１は記録ヘッド
磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の
大きさの正の平衡値、１０２は記録ヘッド磁界の記録ビ
ットの磁界の平均的な向きと平行な成分の大きさの正の
平衡値の９０％、１０３は記録ヘッド磁界の記録ビット
の磁界の平均的な向きと平行な成分の大きさの負の平衡
値の９０％、１０４は記録ヘッド磁界の記録ビットの磁
化の向きと平行な成分の大きさの負の平衡値、１０５は
記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平
行な成分の大きさが、負の平衡値から正の平衡値の９０
％に変化するのに要する時間、１０６は記録ヘッド磁界
の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大き
さが、負の平衡値から正の平衡値に変化するのに要する
時間、１０７は記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビ
ット長だけ動くのに要する時間の最小値、１０８は記録
ヘッド磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な
成分の大きさが、正の平衡値から負の平衡値の９０％に
変化するのに要する時間、１０９は記録ヘッド磁界の記
録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大きさ
が、正の平衡値から負の平衡値に変化するのに要する時
間を表す。

【０００８】このような磁界の時間変化特性を持つ磁気
ヘッドにより磁気記録を行ったとき、ヘッド磁界の変化
に対して、記録媒体に磁化遷移が形成されるタイミング
を計算機シミュレーションにより調べたところ、記録ヘ
ッドから発生する磁界の記録ビットの磁化の平均的な向
きと平行な成分の大きさが正の平衡値の約９０％に達し
た時点であることが判明した。すなわち、磁気記録装置
において、その装置における最小の書き込み時間におけ
る記録を十分に行うためには、記録ヘッドから発生する
磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の
大きさが、正または負の平衡値から負または正の平衡値
の９０％に変化するのに要する時間（図１の１０５およ
び１０８で示した時間）が、記録ヘッドと記録媒体が相
対的に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小値
（図１の１０７で示した時間）よりも小さいことが少な
くとも必要である。

【０００９】例えば、記録ヘッドから発生する磁界の記
録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大きさ
が、正または負の平衡値から負または正の平衡値の９０
％に変化するのに要する時間が、記録ヘッドと記録媒体
が相対的に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小
値と同じであるとした場合、記録ヘッドから発生する磁
界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大
きさが正または負の平衡値から負または正の平衡値に変
化するのに要する時間は、記録ヘッドと記録媒体が相対
的に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小値より
も長くなる。この場合の所定のビット長だけ離れた二つ
の磁化遷移を記録しようとした場合、第二の磁化遷移の
位置が所定の位置からずれることがある。遷移位置のず
れを表した模式図を図２に示す。ずれる方向は、第一の
磁化遷移２０１と第二の磁化遷移の間隔を狭くする方向
である。例えば、位置２０３に形成すべき第二の磁化遷
移が位置２０２に形成される。磁化遷移の位置のずれの
度合いは、磁化遷移位置ずれ量２０５の、所定のビット
長２０４に対する百分率で表す。

【００１０】記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビッ
ト長だけ動くのに要する時間の最小値に対して、記録ヘ
ッドから発生する磁界の記録ビットの磁化の平均的な向
きと平行な成分の大きさが正または負の平衡値から負ま
たは正の平衡値の９０％に変化するのに要する時間が大
きくなると、図３に示すように、このずれの大きさは急
激に増大することが計算機シミュレーションにより判明
した。したがって、記録ヘッドから発生する磁界の記録
ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大きさが、
正または負の平衡値から負または正の平衡値の９０％に
変化するのに要する時間を、記録ヘッドと記録媒体が相
対的に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小値よ
りも小さくすることにより、必要な記録磁界の不足によ
る記録媒体の磁化不足や、磁化遷移位置の非線型なずれ
といった磁気記録装置の性能を著しく損なう諸問題を解
決することができる。

【００１１】記録ヘッドから発生する磁界の記録ビット
の磁化の平均的な向きと平行な成分の大きさが、正また
は負の平衡値から負または正の平衡値に変化するのに要
する時間が、書き込み時間ｔに比べて大きくなる可能性
が高くなるのは、記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録
ビット長だけ動くのに要する時間の最小値が約２．５ｎ
ｓ以下で、かつ記録ヘッドと記録媒体との相対速度の最
大値が３０ｍ／ｓ以上である場合に顕著である。

【００１２】また、この場合に用いる記録ヘッドのイン
ダクタンスは７０ｎＨ以下であることが望ましい。磁気
ヘッドのインダクタンスを変化させた場合の、記録ヘッ
ド磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分
の大きさが、正または負の平衡値から負または正の平衡
値の９０％に変化するのに要する時間について調べた結
果を図４に示す。この場合、記録ヘッドのインダクタン
スを７０ｎＨ以下にすることで、正または負の平衡値か
ら負または正の平衡値の９０％に変化するのに要する時
間を２．５ｎｓ以下に抑えることができた。したがっ
て、記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ
動くのに要する時間の最小値が約２．５ｎｓ以下の磁気
記録装置を実現するためには、少なくとも記録ヘッドの
インダクタンスを７０ｎＨ以下とすることが必要であ
る。

【００１３】以上をまとめると、本発明による磁気記録
装置は、記録ヘッドから発生する磁界を変化させて記録
を行う磁気記録装置において、記録を行う際に設定され
ている記録電流の振幅値に応じて記録ヘッドから発生す
る磁界の、記録媒体に形成する記録ビットの磁化の平均
的な向きと平行な成分の大きさが、正の平衡値から負の
平衡値に変化するのに要する時間と、負の平衡値から正
の平衡値に変化するのに要する時間とが、記録ヘッドと
記録媒体が相対的に記録ビット長だけ動くのに要する時
間の最小値以上であり、かつ、正の平衡値から負の平衡
値の９０％に変化するのに要する時間と、負の平衡値か
ら正の平衡値の９０％に変化するのに要する時間とが、
記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ動く
のに要する時間の最小値以下であることを特徴とする。

【００１４】本発明の効果は、記録ヘッドと記録媒体が
相対的に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小値
が約２．５ｎｓ以下、記録ヘッドと記録媒体との相対速
度の最大値が３０ｍ／ｓ以上、記録ヘッドのインダクタ
ンスが７０ｎＨ以下のときに顕著である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。記録ヘッドと記録媒体の相対速度の最大値を３２
ｍ／ｓとし、この速度で記録ヘッドと記録媒体が相対的
に記録ビット長だけ動くのに要する時間の最小値を２ｎ
ｓとし、記録ヘッドから発生する磁界の記録ビットの磁
界の向きと平行な成分の大きさが、正または負の平衡値
から変化を始めてから２ｎｓ後に負または正の平衡値の
９０％である磁気記録装置を作製した。記録ヘッドのイ
ンダクタンスは６０ｎＨである。

【００１６】ヘッド磁界の時間変化は電子線トモグラフ
ィー法を用いて調べた。図５にその結果を示す。図にお
いて、５０１は記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の平
均的な向きと平行な成分の大きさの正の平衡値、５０２
は記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成
分の大きさの正の平衡値の９０％、５０３は記録ヘッド
磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成分の大きさの
負の平衡値を表す。用いた記録媒体の保磁力は２５００
エルステッド、磁性膜厚２０ｎｍ、残留磁化５０００ガ
ウスであった。記録ヘッドのトラック幅は１．５μｍ、
ギャップ長は０．３μｍで、ヘッドと媒体の磁気的スペ
ーシングは６０ｎｍであった。このとき記録ヘッドと記
録媒体が相対的に２ｎｓ動いて形成されるべきビット長
は６４ｎｍである。このビット長だけ離れた二つの磁化
遷移を記録しようとした場合、第一の磁化遷移の位置に
対して、第二の磁化遷移の位置が、第一の磁化遷移と第
二の磁化遷移の間隔を狭くする方向にずれた。その大き
さは所定のビット長に対して２２％であった。このずれ
は、第二の磁化遷移の記録タイミングをあらかじめ後ろ
にずらせるように補正することで実用上問題にならない
レベルに低減できた。

【００１７】この磁気記録装置において、記録ヘッドか
ら発生する磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平
行な成分の大きさが、正または負の平衡値から変化を始
めてから２ｎｓ後に、負または正の平衡値の８０％、８
５％、９５％、９８％である他はまったく同じである４
つの装置を作製した。このとき６４ｎｍのビット長だけ
離れた二つのビットを記録しようとした場合、第一の磁
化遷移の位置に対して、第二の磁化遷移の位置のずれは
所定のビット長に対してそれぞれ７４％、５１％、１９
％、１８％であった。結果を図６に示した。

【００１８】すなわち、記録ヘッドから発生する磁界の
記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分の大きさ
が、正または負の平衡値から変化を始めてから２ｎｓ後
に、負または正の平衡値の９０％未満の場合、磁化遷移
位置のずれが著しく、補正が困難となり、磁気記録装置
の性能を損なうことがわかった。したがって、記録ヘッ
ドから発生する磁界の記録ビットの磁化の平均的な向き
と平行な成分の大きさが、正または負の平衡値から変化
を始めてから２ｎｓ後に、負または正の平衡値の９０％
以上になるようにする必要がある。言い換えれば、記録
ヘッドから発生する磁界の記録ビットの磁化の向きと平
行な成分の大きさが、正または負の平衡値から負または
正の平衡値の９０％に変化するのに要する時間を２ｎｓ
以下にすることで、高性能の磁気記録装置を実現するこ
とができた。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、記録ヘッドから発生す
る磁界の記録ビットの磁化の平均的な向きと平行な成分
の大きさが、正または負の平衡値から負または正の平衡
値に変化するのに要する時間が、書き込み時間ｔに比べ
て大きくなるような場合にも、高速で十分に記録が行わ
れ、非線型歪みの少ない、高性能の磁気記録装置を提供
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】記録ヘッド磁界の時間変化の一例を表わす図。

【図２】磁化遷移位置のずれを表した模式図。

【図３】記録ヘッド磁界の変化時間に対する磁化遷移位
置のずれ量の変化を表わした図。

【図４】記録ヘッドのインダクタンスに対する記録ヘッ
ド磁界の変化時間の変化を表す図。

【図５】本発明の一実施形態における記録ヘッド磁界の
時間変化の一例を表わす図。

【図６】本発明の一実施形態における記録ヘッド磁界の
変化量に対する磁化遷移位置のずれ量の変化を表わした
図。

【符号の説明】

１０１…記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の向きと平
行な成分の大きさの正の平衡値、１０２…記録ヘッド磁
界の記録ビットの磁界の向きと平行な成分の大きさの正
の平衡値の９０％、１０３…記録ヘッド磁界の記録ビッ
トの磁界の向きと平行な成分の大きさの負の平衡値の９
０％、１０４…記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の向
きと平行な成分の大きさの負の平衡値、１０５…記録ヘ
ッド磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成分の大き
さが、負の平衡値から正の平衡値の９０％に変化するの
に要する時間、１０６…記録ヘッド磁界の記録ビットの
磁化の向きと平行な成分の大きさが、負の平衡値から正
の平衡値に変化するのに要する時間、１０７…記録ヘッ
ドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ動くのに要す
る時間の最小値、１０８…記録ヘッド磁界の記録ビット
の磁化の向きと平行な成分の大きさが、正の平衡値から
負の平衡値の９０％に変化するのに要する時間、１０９
…記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成
分の大きさが、正の平衡値から負の平衡値に変化するの
に要する時間、２０１…第一の磁化遷移の位置、２０２
…第二の磁化遷移の位置、２０３…第二の磁化遷移の所
定の位置、２０４…所定のビット長、２０５…磁化遷移
位置ずれ量、５０１…記録ヘッド磁界の記録ビットの磁
化の向きと平行な成分の大きさの正の平衡値、５０２…
記録ヘッド磁界の記録ビットの磁化の向きと平行な成分
の大きさの正の平衡値の９０％、５０３…記録ヘッド磁
界の記録ビットの磁化の向きと平行な成分の大きさの負
の平衡値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録ヘッドから発生する磁界を変化させ
   て記録を行う磁気記録装置において、記録を行う際に設
   定されている記録電流の振幅値に応じて記録ヘッドから
   発生する磁界の、記録媒体に形成する記録ビットの磁化
   の平均的な向きと平行な成分の大きさが、正の平衡値か
   ら負の平衡値に変化するのに要する時間と、負の平衡値
   から正の平衡値に変化するのに要する時間とが、記録ヘ
   ッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だけ動くのに要
   する時間の最小値以上であり、かつ、正の平衡値から負
   の平衡値の９０％に変化するのに要する時間と、負の平
   衡値から正の平衡値の９０％に変化するのに要する時間
   とが、記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビット長だ
   け動くのに要する時間の最小値以下であることを特徴と
   する磁気記録装置。
2. 【請求項２】 記録ヘッドと記録媒体が相対的に記録ビ
   ット長だけ動くのに要する時間の最小値が約２．５ｎｓ
   以下、記録ヘッドと記録媒体との相対速度の最大値が３
   ０ｍ／ｓ以上、記録ヘッドのインダクタンスが７０ｎＨ
   以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録
   装置。