JP2014191858A - 相異なるサイズおよび反対極性のパターン化非データ・アイランドをもつ磁気記録ディスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】相異なるサイズおよび反対極性のパターン化非データ・アイランドをもつ磁気記録ディスクおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】磁気記録ディスクは、ある面積と一つの垂直方向に磁化をもつ第１非データ・アイランドのグループと、より小さい面積と反対方向に磁化をもつ第２非データ・アイランドのグループを含む非データ領域をもつ。適切な磁化方向に非データ・アイランドを磁化するために、磁気記録層の保磁場よりはるかに強いＤＣ磁界を１つの方向にディスク全体に加えることにより非データ・アイランドのすべてを同一方向に磁化する。次にこのディスクを所定の温度に加熱し、このディスクがこの温度にある間に、第１ＤＣ磁界より弱く、反対方向の第２ＤＣ磁界をディスク全体に所定の時間にわたり加える。これは、大きいアイランドの磁化を切り替えることなく小さいアイランドの磁化方向を反転する。
【選択図】図４Ａ

Description

この発明は、一般的には磁気記録ディスクに、より具体的にはヘッド位置決めおよびデータ同期のためのパターン化非データ・アイランドをもつディスクに関する。

在来の連続媒体（ＣＭ）ディスクは、書込ヘッドが磁性材料上に書き込むとき、磁気的に記録されるデータ・ビットを含む同心データ・トラックとして形成される磁性材料の連続層をもっている。ＣＭディスクの異体は、「離散的トラック媒体」（ＤＴＭ）ディスクである。これは、連続磁性材料の同心データ・トラックがお互いに半径方向に同心非磁性保護帯により離隔されていることを意味している。ビットパターン化媒体（ＢＰＭ）ディスクは、データ密度を高めるために提案されている。ＢＰＭディスクでは、ディスク上の磁気記録層は、各アイランドに１つの磁区すなわち「ビット」が存在するように小さい孤立データ・アイランドにあらかじめパターン化される。この１つの磁区は、１つの粒子とするか、または磁性状態を１つの磁性体として同時に切り替える強力に結合された数個の粒子から構成することができる。パターン化アイランドの所要磁気分離を形成するために、アイランド相互間の空間の磁気モーメントを破壊するか、またはこれらの空間が本質的に非磁性的になるように実質的に低減しなければならならない。ある種類のパターン化媒体では、これらのアイランドはこれらの空間の上方に伸びる隆起した領域または柱であり、かつ、磁性材料はアイランドと空間の両方を覆っているが、しかしこれらの空間は読み取りまたは書き込みに悪影響を及ぼさない程度に読取／書込ヘッドから離れているので、これらの空間は本質的に非磁性的であるとみなすことができる。別の方法として、アイランド相互間の空間に磁性材料が存在しないようにパターン化媒体を製造することもできる。提案される１つのＢＰＭディスク製造方法は、マスタ・テンプレートからのナノインプリンティングによる方法である。

ＣＭディスク、ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクは、すべて、読取／書込ヘッド位置決めおよびデータ同期のために使用される非データ領域を必要とする。ＢＰＭディスクは、一般的に、やはりあらかじめパターン化される非データ領域をもっているが、これは、非磁性的空間により離隔される非データ・アイランドが存在することを意味する。ＣＭディスクおよびＤＴＭディスクもあらかじめパターン化される非データ領域をもつことができる。あらかじめパターン化された非データ領域をもつディスクをフォーマットする方法として提案された方法は、製造中に大きな磁石によりディスクをＤＣ「消去」し、非データ・アイランドのすべてを同一方向に磁化された状態とすることである。したがって、非データ・アイランドのすべてがディスクの表面に入るかまたはそれから出る磁化方向をもつ。しかし、この方法では、１方向の磁化極性のみ使用するので、非データ・アイランドからの利用可能信号振幅の半分は犠牲になり、したがって信号対雑音比（ＳＮＲ）は最善ではない。

必要なものは、最適ＳＮＲを与える交番磁化極性をもつパターン化非データ・アイランドをもつ記録ディスクおよび非データ・アイランドを適切な極性に磁化する比較的高速かつ低コストの方法である。

米国特許第７，２３６，３２５号明細書

M.P.Sharrock,"Time dependence of switching fields in ｍagnetic recording media", J.Appl. Phys. 76(10), 6413, 15 November, 1994

この発明は、相異なる表面面積をもつ非データ・アイランドを含む非データ領域をもつ磁気記録ディスクに関する。一定の面積をもつ第１の非データ・アイランドのグループが垂直方向の磁性をもっており、また、より小さい面積の領域の第２の非データ・アイランドのグループが反対方向の磁性、すなわち、第１のアイランドの極性の反対の極性をもっている。異なる面積および異なる磁性をもつ第１および第２のアイランドの所望パターンをもつ非データ領域をもつ磁化可能な記録層をもつ磁気記録ディスクを２段階のプロセスにより磁化する。まず、磁気記録層の保磁場よりはるかに大きいＤＣ磁界をディスク全体に１つの方向に加えることにより、ディスク上の非データ・アイランドのすべてを同じ方向に磁化する。次にディスクを所定の温度に加熱し、ディスクがこの温度にある間に、第１のＤＣ磁界より小さい第２のＤＣ磁界を所定の時間にわたり反対方向にディスク全体に加える。これは、大きいアイランドの磁化方向をスイッチングすることなく、小さいアイランドの磁化方向を反転する。この第２段階は小さいアイランドのすべての磁化を逆転できず、かつ、大きいアイランドの一部の磁化を逆転するが、誤差率は受け入れられるほど十分小さい。

本発明の性質および長所を十分に理解するためには、以下の詳細説明およびその添付図面を参照するべきである。

在来の磁気記録ディスク・ドライブの略図であり、非データ・サーボ・セクタおよび同期フィールドをもつ磁気記録ディスクを示している。 先行技術において提案されたパターン化同期フィールドおよび数データ・トラックにまたがるパターン化サーボ・セクタをもつパターン化媒体ディスクの一部を示す略図である。 トラック沿いのアイランドに反対極性をもたせる交番垂直磁化方向をもつ非データ・アイランドをもつディスクからの代表的信号である。 すべてのアイランドが同一垂直方向にＤＣ磁化され、よってそれらの磁化が単一の極性をもつ一連の非データ・アイランドからの代表的信号である。 本発明に従って典型的な同期フィールドを形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。 図４Ａの同期フィールド中のトラックの１つの中のアイランドのパターンを検出する読取ヘッドからの代表的リードバック信号である。 本発明によりある種類の既知サーボ・パターン中のサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。 本発明によりヌル・サーボ・パターン中のサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。 本発明によりシェブロン（chevron）サーボ・パターン中のサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。 加えられる磁界の種々の継続時間に対応する温度の関数としてのサーボ誤差率（ＳＥＲ）のグラフである。 加えられる磁界の種々の継続時間に対応する温度の関数としての加えられる磁界Ｈ_ａｐｐのグラフである。

図１は、従来の磁気記録ディスク・ドライブの略図であり、非データ領域をもつ磁気記録ディスクのうち、特に、記録ヘッドをデータ・トラックに位置付けるサーボ・セクタおよび記録ヘッドによるデータ・セクタに対するデータの書き込みおよび読み取りを可能にする同期フィールドを詳しく示している。１００として指示されるディスク・ドライブは、磁気記録ディスク１０４、音声コイルモーター（ＶＣＭ）アクチュエータ１１０、アクチュエータ・アーム１０６、サスペンション１０７、ヘッド・キャリアまたはエア・ベアリング・スライダ１０８および記録ヘッド１０９を含んでいる。記録ヘッド１０９は、一般的に誘導書込ヘッドと磁気抵抗読取ヘッドの組み合わせ（読取／書込ヘッドとも呼ばれる）であり、スライダ１０８の終端または端面に配置される。スライダ１０８は、アクチュエータ・アーム１０６の上にサスペンション１０７により支持されている。このサスペンションは、ディスク１０４が矢印１３０の方向に回転するときそれにより生成されるエア・ベアリング上でスライダが上下に回転（左右を軸とする回転）および左右に回転(前後を軸とする回転)することを可能にする。スライダおよび記録ヘッドと関係している１つのディスク表面のみ図１に示されているが、一般的には多数のディスクがスピンドル・モーターにより回転されるハブ上に積み重ねられており、個別のスライダおよび記録ヘッドが各ディスクの各表面に対応している。

ディスク１０４は、回転中心１１１をもっており、方向１３０に回転する。ディスク１０４は、半径方向に間隔をおいて配置されている同心データ・トラックをもつ磁気記録層をもっている。これらのトラックの１つをトラック１１８として示す。各データ・トラックは、トラックの始点を示す基準インデックス１２１をもっている。このディスク・ドライブは、ゾーンビットレコーディング（ＺＢＲ）ディスク・ドライブとして示されている。これらのデータ・トラックが半径方向にグループ化されて多数の環状データ・ゾーンを形成しているからである。これらのうちの３個がゾーン１５１、１５２、１５３として示されている。しかし、本発明は、ＺＢＲを使用しないディスク・ドライブにも全面的に適用できる。この場合、ディスク・ドライブは、ただ１つのデータ・ゾーンをもつ。各ゾーン内において、トラックは、円周方向にも分割されて半径方向外側のデータ・ゾーンの代表的データ・セクタ１６４のような多数のデータ・セクタを形成している。各データ・セクタ１６４の前に代表的同期フィールド１６３のような同期フィールドが置かれている。同期フィールド１６３は、読取ヘッドにより検出可能であり、データ・セクタ１６４中のデータ・ビットの読み書きの同期を可能にする。

各データ・トラックは、円周方向に、すなわち角度的に離隔配置されている複数のサーボ・セクタ１２０も含んでいる。サーボ・セクタ１２０は、ヘッド１０９を所望のデータ・トラックに移動し、ヘッド１０９をそのデータ・トラック上に保持するために読取ヘッドにより検出される位置決め情報を含んでいる。各トラック中のサーボ・セクタは、他のトラック中のサーボ・セクタと共に円周方向に整列されており、それにより、半径方向を向いているサーボ・セクタ１２０により示されているように、これらのセクタは、ほぼ半径方向に伸びて複数のトラックにまたがっている。サーボ・セクタ１２０は、ディスク上の非データ領域である。これらの領域は、１回のみ、一般的にディスクの製造またはフォーマット中に磁化され、当該ディスク・ドライブの通常の使用中に消去することは予定されない。

ディスク・ドライブ１００に関する電子回路は、読取／書込（Ｒ／Ｗ）電子回路１１３，サーボ電子回路１１２、制御電子回路１１５およびインターフェース電子回路１１４を含む。ディスク・ドライブ１００の動作において、Ｒ／Ｗ電子回路１１３は、ヘッド１０９から信号を受け取り、サーボ・セクタ１２０からのサーボ情報をサーボ電子回路１１２に渡し、かつ、データ・セクタ１６４からのデータ信号を制御電子回路１１５に渡す。サーボ電子回路１１２は、サーボ情報を使用し、ＶＣＭアクチュエータ１１０を駆動してヘッド１０９を位置決めするための電流を１４０に生成する。インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１７２を経てホスト・システム（図示せず）と交信して、データおよびコマンド情報を渡す。インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１７４経由で制御電子回路１１５とも交信する。ディスク・ドライブ１００の動作中、インターフェース電子回路１１４は、インターフェース１７２経由でデータ・セクタ１６４への読み取りまたは書込要求を受け取る。制御電子回路１１５は、インターフェース電子回路１１４から要求対象データ・セクタのリストを受け取り、それらを、ディスク面、トラックおよびデータ・セクタを一意に識別する一連の番号に変換する。これらの番号は、サーボ電子回路１１２に渡され、ヘッド１０９の該当データ・セクタへの位置決めを可能にする。

ディスク・ドライブがヘッダーレス構造のディスク・ドライブ（それは、データ・セクタ１６４が、データ・セクタからデータを読み書きできるようになる前に読み込まれなければならない固有のデータ・セクタ・アドレスを含まないことを意味する）である場合、サーボ電子回路１１２がヘッド１０９を該当データ・トラック上に位置付けた後に、サーボ電子回路１１２は、所望データ・セクタを探索・識別するセクタ計算の実行を開始する。要するに、ヘッダーレス構造の方法では、サーボ・セクタ１２０の先頭のサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）を使用してサーボ・セクタを探索し、かつ、インデックス・マーク１２１を含むサーボ・セクタからのＳＴＭ個数の計算により各サーボ・セクタを一意に識別する。このようにして所望データ・セクタを識別した後、当該データ・セクタに先行する同期フィールドを検出してデータ・セクタから読み出すデータ・ビットまたはデータ・セクタに書き込むデータ・ビットのタイミングを制御する。

従来の磁気記録ハード・ディスク・ドライブは、磁化領域が記録層の面に垂直に向けられる垂直記録を使用する。従来のディスクは、記録層が磁性材料の連続層である「連続媒体」（ＣＭ）ディスクである。この連続層が、書込ヘッドが磁性材料上に書き込むとき、磁気的に記録されるデータ・ビットを含む同心データ・トラックを形成することになる。ＣＭディスクの１つの異体は、「離散的トラック媒体」（ＤＴＭ）ディスクである。これは、連続磁性材料の同心データ・トラックがお互いから同心非磁性保護帯により半径方向に離隔されることを意味する。ＤＴＭディスクでは、データ・トラックは、一般的に、磁性材料を含む隆起した領域であり、かつ、非磁性保護帯は隆起した領域より下に作成された堀または溝である。非磁性保護帯は、非磁性材料から形成されるかまたは磁性材料を含むが、データ・トラックからの読出し信号（リードバック信号）に悪影響を及ぼさない程度に、隆起したデータ・トラックより下に十分に離隔して形成される。

ＣＭディスクおよびＤＴＭディスクのほかに、データ密度を高めるために「ビットパターン化媒体」（ＢＰＭ）をもつ磁気記録ディスクが提案されている。ＢＰＭディスクでは、ディスク上の磁化可能材料は、各アイランドに１つの磁区すなわち「ビット」が存在するように小さな隔離されたデータ・アイランドにパターン化される。この１つの磁区は、１つの粒子とするか、または磁性状態を１つの磁性体として同時に切り替えるように強力に結合された数個の粒子から構成することができる。これは、１つの「ビット」が磁壁により離隔される複数の磁区をもつ従来のＣＭディスクと対照的である。パターン化アイランドの所要磁気分離を形成するためには、アイランド相互間の空間の磁気モーメントを破壊するか、またはこれらの空間が本質的に非磁性的になるように実質的に低減しなければならならない。ある種類のＢＰＭディスクでは、これらのデータ・アイランドは、相互に離隔配置されている隆起した柱であり、それらは非磁性材料の溝または窪みにより離隔されている。

ＣＭディスク、ＤＴＭディスクおよびＢＰＭディスクも非データ領域を必要とする。これらの領域は、ディスクのあちこちで角度的に離隔配置され、ほぼ半径方向にのびて複数の同心データ・トラックにまたがっている。ＢＰＭでは、データ・セクタと非データ領域の両方ともパターン化される。しかし、非データ領域のみパターン化されるＣＭディスクおよびＤＴＭディスクを製造することも可能である。

図２は、この出願と同じ譲受人に譲渡されている特許文献１に示されているパターン化同期フィールド１６３および数個のデータ・トラックにまたがるパターン化サーボ・セクタ１２０をもつＢＰＭディスクの一部を示す略図である。４個のデータ・トラックが完全に描かれている、すなわち３０８、３０９、３１０及びトラック３１１の半分が描かれている。それぞれ、そのトラック・センターライン３２８、３２９、３３０および３３１をもっている。読取ヘッド１０９ｂはデータ・トラック３０８に位置付けられて示されており、ディスクが矢印１３０の方向に回転するにつれて同期フィールド１６３及びサーボ・セクタ１２０中のアイランドを検出する。

同期フィールド１６３は、非磁性空間により離隔されている磁化非データ・アイランド１６３ａ〜１６３ｄとしての４個の同期マークにより描かれている。これらの同期マークは、半径方向に伸びて複数のデータ・トラックにまたがるストライプであり、データ・セクタ中のデータ・ビットを読み書きする前に位相ロックループ・データ・クロックをロックするのに適する単一周波数パターンとなっている。同期フィールド１６３は、実線で表されている数個のデータ・アイランドを示しているデータ・セクタ１６４に先行している。

サーボ・セクタ１２０は、セクタ・サーボ・システムにおいて一般的に使用されているタイプの従来型サーボ・パターンであり、簡明を期するために大幅に簡素化されたパターンを示している。このサーボ・パターンは、非データ・アイランドを含む数個のフィールドを含んでいる。これらのうちの３個がサーボ・タイミング・マーク（ＳＴＭ）フィールド３０２，トラックＩＤ （ＴＩＤ）フィールド３０４および位置誤り信号（ＰＥＳ）フィールド３０５（ＰＥＳアイランドＡ〜Ｄの既知方形パターンとして描かれている）として示されている。ＰＥＳアイランドＡ〜Ｄは、ヘッドの半径方向位置の端数部分を決定するために使用される。ヘッドがトラックの中心にあるとき、ＡアイランドとＢアイランドから到来する読出し信号（リードバック信号）の振幅は等しい。ヘッドがハーフ・トラック位置にあるとき、ＣアイランドとＤアイランドから到来する読出し信号（リードバック信号）の振幅は等しい。ヘッドがトラック外を移動するとき、すべてのアイランドから到来する振幅は、増大または減少する。ＰＥＳアイランドの振幅は、サーボ電子回路１１２において解読され、ヘッドの位置を修正するために使用される。

図２において、同期フィールド１６３、データ・セクタ１６４およびサーボ・セクタ１２０中のアイランドは、すべて、非磁性空間２００により離隔されている離散的非データ・アイランドである。交番アイランド（クロスハッチングにより示されている）は、他のアイランドの磁化の方向とは反対の方向に磁化される。したがって、クロスハッチングにより示されていないアイランドの磁化は、クロスハッチングにより示されているアイランドの磁化の方向に対して逆平行である。垂直磁化記録では、クロスハッチングにより示されていないアイランドの磁化が図２の紙面から出る方向である場合、クロスハッチングにより示されているアイランドにおける磁化は、紙面に入る方向である。図２の非データ・アイランドが一定の周期で繰り返され、かつ、２つの隣接アイランドが反対極性をもつように交替垂直方向に磁化される場合、図３Ａに示されている一連のパルスが読取ヘッドにより検出される。図３Ａの頂点間振幅Ｖ_ｐｐは、図３Ｂに示されている一連のパルスのようにすべての非データ・アイランドが同一の極性をもつ場合の頂点間振幅の２倍を超える。反対極性非データ・アイランドの使用は、したがって信号対雑音非（ＳＮＲ）の改善された読出し信号（リードバック信号）をもたらす。

しかし、交番極性のアイランドをもつ非データ領域は、専用のサーボライターまたはディスク・ドライブの書込ヘッドにより個別に書き込まれなければならないが、これは、大容量ディスク製造の場合にはコスト効率がない。また、この方法は、個別アイランドを書き込むタイミングを正確に決定するなんらかの手段を必要とする。

この発明では、非データ領域は、相異なる表面面積をもつ非データ・アイランドを含む。一定の面積をもつ第１の非データ・アイランドのグループが１つの垂直方向の磁化をもっており、また、より小さい面積をもつ第２の非データ・アイランドのグループが反対方向の磁化、すなわち、第１のアイランドの磁化の反対の極性をもっている。これらの非データ領域は、ディスク全体にわたる２段階のＤＣ磁化プロセスにおいて磁化され、したがってアイランドをサーボライターまたはディスク・ドライブの書き込みヘッドにより個別に磁化する時間のかかる複雑な方法を回避する。

図４Ａは、本発明により典型的同期フィールドを形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。本図には、２種類の非データ・アイランドが描かれている。すなわち、大きい表面面積をもつ典型的アイランド４０２のような第１のアイランドと小さい表面面積をもつ典型的アイランド４０４のような第２のアイランドの２種類が描かれている。第１のアイランド４０２は、１つの垂直方向、たとえば、ディスクの表面から出る方向として表すことができる正（＋）方向に磁化される一方、第２の小さい方のアイランド４０４は、反対の垂直方向、たとえば、ディスクの表面に入る方向として表すことができる負（−）方向に磁化される。同期フィールドの非データ・アイランドは、データ・トラック（ＴＲ_ｎ〜ＴＲ_ｎ＋６）に沿って配置される。第１のアイランド４０２は、ほぼ半径方向に配置されてストライプ４１２を形成し、また、第２のアイランド４０４は、ほぼ半径方向に配置されてストライプ４１４を形成する。このストライプ４１４は、角度的に離隔配置されてストライプ４１２からトラックの方向に沿って並ぶ。ストライプ４１２および４１４は、離散的アイランド４０２、４０４から構成され、各アイランドはデータ・トラックに沿って配置されているが、別案として各半径方向ストライプは、複数のトラックにまたがって伸びる１つの連続アイランドとすることもできる。図４Ｂは、複数のデータ・トラックのうちの１つのデータ・トラックにおける同期フィールド中のアイランド４０２、４０４のパターンを検出する読取ヘッドから到来する代表的読出し信号（リードバック）信号である。

図５は、本発明により、ある種類の既知のパターンのサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。２つの角度的に離隔配置されたＰＥＳフィールド、ＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂが既知のオフセット・フィールド・サーボ・パターンとしてパターン化されている。ＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂフィールドのそれぞれにおいて、第１のアイランド５０２のトラック（たとえば、フィールドＰＥＳ−Ａ中のＴＲ_ｎ、ＴＲ_ｎ＋２およびＴＲ_ｎ＋６）は、第２のトラック５０４のトラック（フィールドＰＥＳ−Ａ中のＴＲ_ｎ＋１、ＴＲ_ｎ＋３およびＴＲ_ｎ＋５）と交互に並ぶ。これらのアイランドも半径方向ストライプ５１２を形成する。フィールドＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂ中のパターンは同じであるが、フィールドＰＥＳ−ＢはフィールドＰＥＳ−Ａから半径方向にシフトされている（その幅は、好ましくはトラック・ピッチ（ＴＰ）の１／２である）。この例では、大きいアイランド５０２ごとに２つの小さいアイランド５０４が存在するが、アイランド５０４がアイランド５０２より小さい面積をもつ限り、アイランド５０２の個数は、アイランド５０４の個数と同じにすることができる。

図６は、別の種類の既知パターンにおけるサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解を示す。２つの角度的に離隔配置されているＰＥＳフィールドＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂが既知のヌル・サーボ・パターンとしてパターン化されている。ＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂフィールドのそれぞれにおいて、これらのアイランドは、トラック沿いの方向に第１および第２のアイランド６０２、６０４の繰り返しパターンを形成している。ＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂフィールドのそれぞれにおいて、これらのアイランドも、アイランドのほぼ半径方向ストライプ６１２，６１４により示されているように、ほぼ半径方向に第１および第２のアイランド６０２、６０４の繰り返しパターンを形成している。フィールドＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂ中のパターンは同じであるが、フィールドＰＥＳ−ＢはフィールドＰＥＳ−Ａから半径方向にシフトされている（その幅は、好ましくはトラック・ピッチ（ＴＰ）の１／２である）。この例では、大きいアイランド６０２ごとに２つの小さいアイランド６０４が存在するが、アイランド６０４がアイランド６０２より小さい面積をもつ限り、アイランド６０２の個数は、アイランド６０４の個数と同じにすることができる。

図７は、本発明による、別の種類の既知パターンにおけるサーボ・フィールドの一部を形成する非データ・アイランドのパターンの図解である。２つの角度的に離隔配置されているＰＥＳフィールドＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−Ｂが既知のシェブロン（chevron）サーボ・パターンとしてパターン化されている。このサーボ・セクタは、円周方向に隣接するフィールドＰＥＳ−ＡおよびＰＥＳ−ＢのＶ字形パターンまたは逆Ｖ字形パターン（ときとしてシェブロン（chevron）パターンと呼ばれる）を含んでいる。各ＰＥＳフィールドは、平行に形成された大きい方の非データ磁化アイランド７０２と小さい方の非データ磁化アイランド７０４がトラック沿い方向または円周方向に繰り返すパターンである。アイランド７０２はある垂直方向に磁化され、また、アイランド７０４は反対の垂直方向に磁化される。フィールドＰＥＳ−Ａのアイランド７０２、７０４は、データ・トラックとの関係において１つの方向に（図７において左方に）鋭角θだけ傾けられ、また、フィールドＰＥＳ−Ｂのアイランド７０２、７０４は、データ・トラックとの関係において別の方向に（図７において右方に）ある鋭角だけ傾けられる（この鋭角は、鋭角θと同じとすることが好ましい）。シェブロン（chevron）サーボ・パターンは、従来の非パターン化媒体をもつ従来のディスク・ドライブ用としてよく知られている。読出し信号（リードバック）信号は、読取ヘッドがシェブロン（chevron）パターンの２つのフィールドのそれぞれを通過するときに、正弦曲線を記録する。ヘッドの半径方向位置が変化した場合、１つの正弦曲線の位相が進む一方、他方の正弦曲線の位相が遅れる。したがって、ヘッドの半径方向位置は、これらの２つの正弦曲線読出し信号（リードバック）信号間の位相差を測定することにより推定することができる。

図４の同期フィールド・パターンおよび図５〜７のサーボ・パターンは、上述した反対極性をもつ相異なるサイズの非データ・アイランドを使用して形成することができる非データ・パターンの類型の代表的例にすぎない。既知の自動利得調整（ＡＧＣ）フィールドの他、サーボ・セクタ中のＳＴＭおよびＴＩＤマークを含むその他の非データ・マークおよびパターンも形成することができる。

本発明の方法は、熱的に活性化されるスイッチングに関するアレニウス・ニールの法則から導かれる次の等式により与えられるスイッチング確率の磁場体積、時間および温度依存を活用する：

ここでＨ_ａｐｐは加えられる磁界、ｔは加えられる磁界の継続時間、Ｈ_ｋは異方性磁界、Ｋ_ｕは異方性エネルギー、Ｖはアイランドの磁場体積、ｋ_Ｂはボルツマン定数、Ｔは温度、ｆ_０は試行周波数（１０^１１ Ｈｚと仮定する）。指数ｎは、２に等しいと仮定する。時間依存保磁場に関するSharrockの法則は、P_switch ＝ 0.5としてH_appについて解くことにより導かれる（非特許文献１）。Ｋ_ｕおよびＨ_ｋは、磁性材料の特性であるが、アイランドによっては１０％に達するシグマの実効分布をもつことがある。等式（１）から決定されるように、一定のH_appにおいてアイランドをスイッチングする確率は、Ｋ_ｕＶ／ｋ_ＢＴの比の減少と時間ｔとに伴って増大する。アイランドの磁場体積Ｖの減少は、アイランドの厚さが同じであるならば、アイランドの面積の減少と同じである。したがって、H_app、温度Ｔおよび持続時間ｔの適切な値の慎重な選択により、一定の体積Ｖ未満の体積をもつアイランドの集団のみを高い確率をもって選択的にスイッチングすることができる。

相異なる面積をもつ第１および第２のアイランドの所望パターンをもつ磁化可能記録層をもつ磁気記録ディスクを２段階のプロセスにより磁化する。まず、磁気記録層の保磁場よりはるかに強い磁界Ｈ_１をディスク全体に加える。このＨ_１磁界は、ＤＣ磁界、すなわち、Ｈ_ｋに十分に近い単極性一定振幅磁界であり、これによりディスク上のすべてのアイランドが磁化される。これは、両方サイズのアイランド（たとえば、図４Ａにおける大きいアイランド４０２および小さいアイランド４０４）を同じ方向に、たとえば、正（＋）磁化方向（ディスクの表面から出て行く方向として表現できる）に磁化する。この際、磁気記録層の温度は例えば室温である。次にディスクを所定の温度Ｔ_０に加熱し、ディスクがこの温度を保っている間に、Ｈ_１より弱い第２のＤＣ磁界Ｈ_２をディスク全体に加える。これは、大きいアイランドの磁化方向をスイッチングすることなく、小さいアイランドの磁化方向を反転する（この例では、正から負へ）。この第２段階は小さいアイランドのすべての磁化を逆転できず、かつ、大きいアイランドの一部の磁化を逆転するが、誤差率は受け入れられるほど十分小さい。

本発明では、最適H_app (H_２)および温度Ｔ_０は、受け入れることのできるサーボ誤差率（ＳＥＲ）を与えるように選択される。ＳＥＲは、温度Ｔで時間ｔの間加えられたH_appによりスイッチングされない小さいアイランドの個数と温度Ｔで時間ｔの間加えられたH_appによりスイッチングされた大きいアイランドの個数の和を、小さいアイランドと大きいアイランドの合計個数で除した値として定義される。ＳＥＲは、媒体製造工程により決定されるアイランドのスイッチング磁界分布（ＳＦＤ）にも依存する。ＳＦＤは、一般的に保磁場のアイランド相互間変動として定義される。ＳＦＤ幅の理想は、ゼロである。これは、すべてのアイランドが同一の磁界強度で切り替わることを意味する。しかし、アイランドのサイズおよび形状の変動、および磁性材料の組成および結晶方向の変動により、非ゼロのＳＦＤがもたらされる。ＳＦＤが高いほど、ＳＥＲが高くなる。１０％以下のＳＦＤが一般的に期待でき、それは、ＢＰＭディスクにとって受け入れることのできる値である。

等式（１）から、小さいアイランドおよび大きいアイランドをスイッチングする確率を使用して、印加磁界H_app 、温度Ｔおよび継続時間ｔの関数としてＳＥＲを計算することができる。これを図８Ａ及び図８Ｂに示す。これらの図では、すべてのアイランドが１０kOeのＨ_ｋをもち、ＳＦＤは１０％であり、かつ、それが主としてＨｋの分布から生じていると仮定していること、小さいアイランドの大きいアイランドに対する体積比（面積比）は１：２であることを前提としている。小さいアイランドのＫ_ｕは、Ｔ ＝ 300 ＫにおけるＫ_ｕＶ／ｋ_ＢＴ比が８０になるように、選択される。この値は、媒体の使用寿命中の意図せぬ熱活性化反転を最小化するために十分である。典型的な最小許容平均Ｋ_ｕＶ／ｋ_ＢＴ値は、アプリケーションおよびプロセスの許与誤差に応じて７０〜１２０の間にわたり得る。体積分布が厳しいほど、Ｋ_ｕＶ／ｋ_ＢＴ値は低くなる。許容される受け入れ可能なＳＥＲは、システム設計、たとえば、チャネル設定およびエラー拒否コードに依存する。許容ＳＥＲの下で、図８Ａ及び図８Ｂの曲線から継続時間ｔを選択することにより、温度Ｔおよび最適印加磁界H_app を決定することができる。たとえば、図８Ａを使用して、１０^−２の最大ＳＥＲの下で継続時間ｔに１分を選択すると、約４１０Ｋの最低温度Ｔが得られ、これは、図８Ｂ上で約３．７５kOeの最適H_app に対応する。したがって、この例のアイランドのサイズおよび磁気特性の場合、図４の同期フィールド・パターンおよび図５〜７のサーボ・パターンは、まず例えば９kOeのＨ_ｋに近いＨ_１のＤＣ磁界を１秒にわたり加え、次にディスクを４１０ＫのＴ_０に加熱しつつ、反対極性の３．７５kOeのＤＣ磁界Ｈ_２を１分にわたり加えることで磁化される。Ｈ_２、Ｔ_０およびｔの他の組み合わせも可能であり、その１例が、図８Ａ〜図８Ｂに示されている。すなわち、より低い許容ＳＥＲ１０^−３の下で約３０分の継続時間ｔの例が示されている。これは、より高い５６０Ｋの温度Ｔ_０において、より低い２．８kOeのＨ_２をもたらす。１０^−６に近いより低いＳＥＲ値も約５５０〜６００Ｋの間のＴ_０で得られるが、これは、約１５．５〜２．５kOeの間のＨ_２を必要とする。

等式（１）を使用して１：２以外の別の大／小アイランド面積比に対応する図８Ａ及び図８Ｂのような曲線を作成することができる。一般に、小さいアイランドを独立にアドレス指定することは、比が１：１に近づくほど困難になる。上側面積比は、約１：１．２５である。なぜならば、この比のとき、１０−^２のＳＥＲを達成するために７００Ｋに近い温度が必要になるからである。下側面積比は、実際の製造により決定され、アドレス指定の問題はない。１：１０以下のアイランド面積比も製造できるが、それはアイランドを独立に初期設定する能力における収穫逓減を招く。

本発明について好ましい実施形態を参照しつつ具体的に図解・説明したが、当業者により本発明の精神および範囲から逸脱することなく形式および詳細における種々の変更が行われ得ることは明らかであろう。したがって、ここに開示された発明は、単なる例示であり、かつ、添付された特許請求の範囲の請求項において指定される範囲においてのみ限定されると考えるべきである。

１０４ ディスク
１１８ トラック
１２０ サーボ・セクタ
１２１ マーク
１３０ 方向
１６３ａ アイランド
１６４ データ・セクタ
２００ 非磁性空間
３０２ フィールド
３０４ フィールド
３０５ フィールド
３０８ トラック
３０９ トラック
３１０ トラック
３１１ トラック
４０２ アイランド
４０４ アイランド
５０２ アイランド
５０４ アイランド
６０２ アイランド
６０４ アイランド
７０２ アイランド
７０４ アイランド

Claims (22)

1. 磁気記録ディスクにおいて、
   複数のほぼ同心円のデータ・トラックにデータを記録するデータ領域およびほぼ半径方向に伸びて前記トラックにまたがる複数の非データ領域をもつ磁化可能な材料の記録層を含み、
   前記非データ領域は離散的な第１の非データ・アイランドおよび第２の非データ・アイランドにパターン化され、前記第１の非データ・アイランドは１つの面積および１つの方向の磁化を有し、前記第２の非データ・アイランドは前記第１の非データ・アイランドの面積と異なる面積および前記第１の非データ・アイランドの磁化方向と反対の方向の磁化を有する
   ことを特徴とする磁気記録ディスク。
2. 前記非データ領域が同期マークであり、前記第１および第２の非データ・アイランドが前記トラックに沿って配置され、前記第１の非データ・アイランドは前記トラックをほぼ半径方向に更にまたがるストライプとなり、かつ、前記第２の非データ・アイランドは前記トラックをほぼ半径方向に更にまたがるストライプとなる請求項１に記載の磁気記録ディスク。
3. 前記非データ領域が同期マークであり、前記第１および第２の非データ・アイランドはほぼ半径方向に伸びて前記トラックにまたがる離散的かつ連続的なストライプである請求項１に記載の磁気記録ディスク。
4. 前記非データ領域が複数のサーボ・セクタであり、各サーボ・セクタが２つの角度的に離隔配置されている位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドを含み、
   第１および第２ＰＥＳフィールドのそれぞれが、第１の非データ・アイランドのトラック及び第２の非データ・アイランドのトラックを含み、前記第１の非データ・アイランドの前記トラック及び前記第２の非データ・アイランドの前記トラックは半径方向に交互に配置され、前記第２ＰＥＳフィールドの前記非データ・アイランドが前記第１ＰＥＳフィールドの前記非データ・アイランドに対して半径方向にシフトされる請求項１に記載の磁気記録ディスク。
5. 前記第２の非データ・アイランドの各トラック中の前記第２の非データ・アイランドの個数が、前記第１の非データ・アイランドの各トラック中の前記第１の非データ・アイランドの個数の２倍である請求項４に記載の磁気記録ディスク。
6. 各ＰＥＳフィールド中の前記トラックが半径方向のトラック・ピッチ（ＴＰ）をもち、かつ、前記第２ＰＥＳフィールド中の前記非データ・アイランドの前記半径方向シフトがＴＰの１／２である請求項４に記載の磁気記録ディスク。
7. 前記非データ領域が複数のサーボ・セクタであり、各サーボ・セクタが２つの角度的に離隔配置されている位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドを含み、前記第１及び第２ＰＥＳフィールドのそれぞれの中の前記非データ・アイランドがトラック沿い方向の第１及び第２の非データ・アイランドの繰り返しパターンとほぼ半径方向の第１及び第２の非データ・アイランドの繰り返しパターンを形成し、かつ、前記第２ＰＥＳフィールドの前記非データ・アイランドが前記第１ＰＥＳフィールドの前記非データ・アイランドとの関係において半径方向にシフトされる請求項１に記載の磁気記録ディスク。
8. 前記トラック沿い方向の第１及び第２の非データ・アイランドの前記繰り返しパターンが、１つの第１の非データ・アイランドと、当該１つの第１の非データ・アイランドに隣接する２つの第２の非データ・アイランドを含む請求項７に記載の磁気記録ディスク。
9. 各ＰＥＳフィールド中の前記トラックが半径方向のトラック・ピッチ（ＴＰ）をもち、かつ、前記第２ＰＥＳフィールド中の前記非データ・アイランドの前記半径方向のシフトがＴＰの１／２である請求項７に記載の磁気記録ディスク。
10. 前記非データ領域が複数のサーボ・セクタであり、各サーボ・セクタが２つの角度的に離隔配置されている位置誤差信号（ＰＥＳ）フィールドを含み、
    各フィールドが前記データ・トラックに対してある鋭角だけ傾けられた離散的かつ連続的なストライプとして形成される第１及び第２の非データ・アイランドを含み、第１フィールド中の前記ストライプおよび第２フィールド中の前記ストライプは相異なる方向に傾けられ、前記第１フィールドの前記ストライプの前記鋭角は、前記第２フィールド中の前記ストライプの前記鋭角とほぼ等しい請求項１に記載の磁気記録ディスク。
11. 前記第２の非データ・アイランドの前記面積における前記第１の非データ・アイランドの前記面積に対する比が１：１．２５と１：１０の間にある請求項１に記載の磁気記録ディスク。
12. 前記データ・トラックが非磁性空間により離隔された磁化可能材料の離散的データ・アイランドにパターン化される請求項１に記載の磁気記録ディスク。
13. 前記データ・トラックが前記記録層の連続磁化可能材料である請求項１に記載の磁気記録ディスク。
14. 前記データ・トラックが同心非磁性保護帯により離隔された前記記録層の連続磁化可能材料の離散的データ・トラックである請求項１に記載の磁気記録ディスク。
15. 垂直磁気記録ディスクを製造する方法において、
    ほぼ同じ面積をもつ複数の離散的な第１の非データ・アイランドと、前記第１の非データ・アイランドの前記面積よりも狭いほぼ同じ面積をもつ複数の離散的な第２の非データ・アイランドがパターン化された複数のほぼ半径方向の非データ領域をもつ、磁化可能材料の記録層をもつディスクを準備するステップと、
    前記第１及び第２の非データ・アイランドを同一方向に磁化するために、前記記録層に垂直な方向の第１のＤＣ磁界を、第１温度にある前記記録層に加えるステップと、
    前記第２の非データ・アイランドの前記磁化を反転するために、前記第１温度より高い第２温度に前記記録層を保ちつつ、前記記録層に垂直であり、かつ、第１ＤＣ磁界と反対の方向の第２のＤＣ磁界を前記記録層に一定時間にわたり加えるステップと
    を含む方法。
16. 前記第１温度が室温である請求項１５に記載の方法。
17. ディスクを準備するステップが、前記第２の非データ・アイランドの面積の前記第１の非データ・アイランドの面積に対する比が１：１．２５と１：１０の間にあるディスクを準備することを含む請求項１５に記載の方法。
18. ディスクを準備するステップが、前記磁気記録層が非磁性空間により離隔される離散的データ・アイランドの同心データ・トラックにパターン化され、また、前記非データ領域が角度的に離隔配置され、かつ、ほぼ半径方向へ伸びて前記データ・トラックにまたがるビットパターン化媒体ディスクを準備することを含む請求項１５に記載の方法。
19. ディスクを準備するステップが、前記磁気記録層が連続磁化可能材料を含み、また、前記非データ領域が角度的に離隔配置され、かつ、ほぼ半径方向に伸びて前記データ・トラックにまたがる連続媒体ディスクを準備することを含む請求項１５に記載の方法。
20. ディスクを準備するステップが、前記磁気記録層が同心非磁性保護帯により離隔される同心離散的データ・トラックにパターン化され、また、前記非データ領域が角度的に離隔配置され、かつ、ほぼ半径方向へ伸びて前記離散的データ・トラックにまたがる離散的トラック媒体ディスクを準備することを含む請求項１５に記載の方法。
21. 前記第１温度より高い温度に前記記録層を保つステップおよび第２ＤＣ磁界を一定時間加えるステップは、
    前記記録層を所定の温度Ｔ_０に保ちつつ、所定の強度Ｈ_２をもつ前記第２ＤＣ磁界を受け入れ可能な誤差率を達成するために十分な所定の継続時間にわたり加えることを含み、
    前記誤差率は、正しくない磁化方向をもつ第１及び第２の非データ・アイランドの個数を前記第１及び第２の非データアイランドの合計個数で除した値で与えられる、請求項１５に記載の方法。
22. 前記アイランド磁化誤差率は、正しくない磁化方向をもつ第１及び第２の非データ・アイランドの個数を第１及び第２の非データ・アイランドの合計個数で除した値であり、かつ、受け入れ可能な誤差率を選択するステップと、選択された前記受け入れ可能な前記アイランド磁化誤差率から継続時間ｔおよび前記第２ＤＣ磁界を加えるときの温度Ｔ_０を決定するステップと、前記継続時間ｔおよび前記温度Ｔ_０から前記第２ＤＣ磁界の強度Ｈ_２を決定するステップをさらに含む請求項１５に記載の方法。

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