JP3780290B2 - 磁気記録再生装置 - Google Patents

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Description

本発明は、主磁極を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに磁気ヘッドを磁気記録媒体の半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置に関する。また、磁気記録媒体は、基板上に垂直磁気記録層が所定の凹凸パターンで多数の記録要素に分割されて形成されている、いわゆるディスクリートタイプの磁気記録媒体を対象としている。
従来、ハードディスク等の磁気記録媒体の面記録密度の向上は、（１）線記録密度を向上させることと、（２）トラック密度を向上させることの双方の手法により達成されてきている。今後さらにより一層の高密度化を図るためには、上記双方の手法に基づく記録密度の向上が必要である。
トラック密度を向上させることに関しては、磁気ヘッドの加工限界、磁気ヘッド磁界の広がりに起因するサイドフリンジ、クロストークなどの問題が顕在化してきており、従来の改良手法の延長である磁気ヘッドの高トラック化技術を進歩させることによる面記録密度の向上は限界に達していると言える。
一方、線記録密度を向上させる手法として、従来の長手磁気媒体においては、薄層化、高保磁力が図られてきたが、さらなる媒体の高密度化と記録磁化の熱揺らぎに対する安定性の観点から、これらの条件を満足する垂直磁気記録媒体が注目されている。
このような実状のもと、面記録密度を向上させ、磁気ヘッドの高トラック密度化を補完する技術として、記録層を所定の凹凸パターンに形成するディスクリートトラックディスクタイプの磁気記録媒体が提案されている。例えば、特開平１１−３２８６６２号公報には、基板に予め所定の凹凸が施され、その凹凸に沿って単層の垂直磁気記録層が形成されている磁気記録媒体が開示されている。
一般に、磁気ディスク装置において、使用される磁気記録媒体には、データ情報を記録するデータ領域（データトラック）及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボ領域（サーボトラック）を有し、ディスクリート媒体にあっては、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されている。
サーボ領域には、一般に、ＩＳＧ（Initial Signal Gain）部、ＳＶＡＭ（SerVo Address Mark）部、グレイコード部、バースト部、およびパッド部が存在し、これらは、所定の機能を発揮するために、種々の磁気パターンで形成されており、当該サーボ領域では一般に垂直に磁界が印加されて一括磁化される。
この一方で、データ領域（データトラック）の垂直磁化記録層には、垂直磁気ヘッドの主磁極から垂直方向に発せられる磁界により磁気記録が行なわれる。
磁気ヘッドの駆動には、通常ロータリーアクチュエータが用いられており、このロータリーアクチュエータが装備された磁気記録媒体において、ディスク状の磁気記録媒体の内周、外周の記録トラック（データトラック）を記録再生する際、特定のトラックで磁気ヘッドの記録再生素子の平面が、特定トラックの円周方向に直交する面とのなす角をスキュー角と定義し、それを０度として決定すると、それ以外のトラックでは必ずスキュー角が発生する。例えば、ディスク状の磁気記録媒体の最内周のデータトラックでスキュー角を０とした場合、ディスク状の磁気記録媒体の最外周のデータトラックで最大のスキュー角が生じる。
垂直磁気記録方式であって、磁気ヘッドの主磁極の形状と、スキュー角、トラックピッチ等の関係を定めた技術がＵ.Ｓ.Ｐ.５９９５３４１に開示されている。これによれば、ディスクリート加工を施していない一般的な媒体であって、連続して連なる磁気記録面を有する垂直磁気記録媒体を用い、この媒体に対して垂直磁気ヘッドの主磁極により磁気記録するに際し、主磁極の先端を四角形状と特定し、スキュー角、トラックピッチ等の所定の関係を定めている。
しかしながら、Ｕ.Ｓ.Ｐ.５９９５３４１に開示の技術は、四角形形状を有する主磁極の先端が隣接するデータトラックへ重ね書きをしないような条件となっているとはいうものの、スキュー角が発生した場合、隣接するトラック間にスキュー角に対応した書き込みがなされ、最大スキュー角度ではガードバンドが無くなり、そこに記録されたビットから発生する不要な信号がクロストークのノイズ源となってしまう。従って、このような構成の磁気記録装置では実質的に有効に使用することが不可能であると言える。また、この先行技術は、ディスクリート媒体を対象とするものではなく、提案された式そのものは、ディスクリート媒体に適用することはできない。
このような問題を回避するために、逆台形形状の主磁極をそなえる磁気ヘッドを用い、スキュー角が発生してもガードバンドを設けるように記録トラック幅を制御する方法が、Ｕ.Ｓ.Ｐ.６５０４６７５ Ｂ１、特開２００２−９２８２１号公報、特開２００３−２４２６０７号公報等に開示されている。
しかしながら、これらに開示されている技術をそのままディスクリート媒体に応用することはできない。また、これらの開示されている技術のみをもって実質的に有効な効果を得るまでには至っていない。
Ｕ.Ｓ.Ｐ.５９９５３４１号公報 Ｕ.Ｓ.Ｐ.６５０４６７５ Ｂ１公報 特開２００２−９２８２１号公報 特開２００３−２４２６０７号
このような実状のもとに本発明は創案されたものであって、その目的は、データトラック及びサーボトラックに所定の凹凸構造を有するディスクリート媒体（ディスクリートトラックディスク）と、垂直磁気記録用の主磁極を備える磁気ヘッドとの相互の関係において、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させることができる磁気記録装置を提供することにある。
このような課題を解決するために、本発明は、少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状となっており、前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極のトレーリング側端幅をＷ１、リーディング側端幅をＷ２とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔとし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとした時、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔの関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔの条件を満たす場合において、下記式（１）の関係を満たしてなるように構成される。
〔式１〕
Tp−Tw≧(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη …式（１）

また、本発明の好ましい態様として、前記凸部の垂直磁気記録層から構成されるデータトラック及びサーボトラックの下部には垂直方向の磁界をアシストするための軟磁性層が敷設されているように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記磁気ヘッドの主磁極より発せられた記録磁界は、凸部の垂直磁気記録層を垂直方法に通過して当該垂直磁気記録層に垂直磁気記録するように作用するとともに、軟磁性層を通って補助磁極に戻されてなるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状であるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなるように構成される。
〔式１−２〕
2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη

また、本発明は、少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分と、この第１の四角部分に連接するともに、さらに上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分を有し、前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第１の四角部分のトレーリング側端幅をＷ１、当該第１の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ１とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第２の四角部分のリーディング側端幅をＷ２、当該第２の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ２とし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとした時、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合において、下記式（２）の関係を満たしてなるように構成される。
〔式２〕
Tp−Tw≧(t22＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
…式（２）

また、本発明の好ましい態様として、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状における第２の四角部分は、磁気記録媒体の回転方向の下流側から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状であるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなるように構成される。
〔式１−２〕
2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη

また、本発明は、少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分と、この第１の四角部分に連接するともに、さらに上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分を有し、前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第１の四角部分のトレーリング側端幅をＷ１、当該第１の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ１とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第２の四角部分のリーディング側端幅をＷ２、当該第２の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ２とし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＜tan -1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合において、下記式（３）の関係を満たしてなるように構成される。
〔式３〕
Tp−Tw≧ t1・sinθ＋2δ／tanη …式（３）

また、本発明の好ましい態様として、前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状における第２の四角部分は、磁気記録媒体の回転方向の下流側から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状であるように構成される。

また、本発明の好ましい態様として、前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなるように構成される。
〔式１−２〕
2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη
本発明の磁気記録装置は、主磁極を備える磁気ヘッドと、データトラック及びサーボトラックに所定の凹凸構造を有するディスクリートタイプの磁気記録媒体と、磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、データトラックの所定の凹凸形状を特定するパラメータと、主磁極を特定するパラメータと、スキュー角との関係を規定することによって、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させることができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
本発明の磁気記録再生装置は、少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を有し構成されている。
まず、最初に、装置全体の構成を把握するために、磁気記録再生装置の概略構成例の説明を図６に基づいて説明する。
（磁気記録再生装置の概略構成例の説明）
図６には、本発明の好適な一例である磁気記録再生装置の概略構成斜視図が示されている。図７には、図６の要部を説明するための要部を抽出した平面図が示されている。図６において、磁気記録媒体１としてはディスク状の垂直磁気記録媒体が用いられ、この媒体は、スピンドルモータ２により回転駆動されるようになっている。
また、磁気記録媒体に対してデータの読み出しや書き込みを行なうために、媒体の外側方向から媒体内側方向に向けて延設された回動アーム４の先端には記録再生用の磁気ヘッド５が設けられている。
回動アーム４はロータリーアクチュエータ４ａを基点としボイスコイルモータ３によって回動されるようになっており、例えば、記録再生用の磁気ヘッドにより検出されたサーボ信号に基づき磁気ヘッドを所定のトラックに位置決めできるようになっている。スピンドルモータ２やボイスコイルモータ３等の駆動系が駆動装置本体に含まれる。
記録再生用の磁気ヘッド５は通常、記録素子および再生素子を有し、記録素子には、例えば、主磁極励磁型の単磁極ヘッドが用いられ、再生素子には例えばＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）ヘッドが用いられる。ＧＭＲヘッドの代わりに、ＴＭＲ（トンネリング磁気抵抗効果）ヘッド等を用いてもよい。
磁気ヘッドの記録素子（および再生素子）は、データトラックの円周方向に真っ直ぐ沿って配置された状態でトラックを逸脱することなく記録操作（および再生操作）が行われることが理想的である。しかしながら、実際には、ロータリーアクチュエータ４ａを基点として回動する回動アーム４の先端に磁気ヘッドが取り付けられているために、データトラックの円周方向に直交する面を基準とした場合に、磁気ヘッドの位置ずれを示すスキュー角θが発生する。
上述したように、例えば、特定のデータトラックの円周方向に直交する面とのなす角であるスキュー角θが０度となるように設定すると、それ以外のトラックでは必ずスキュー角θが発生する。また、ディスク状の磁気記録媒体の最内周のデータトラックでスキュー角θを０とした場合、ディスク状の磁気記録媒体の最外周のデータトラックで最大のスキュー角θmaxが生じることとなる。
（磁気記録媒体の説明）
次いで、磁気記録媒体の構成について説明する。
図１には本発明に用いられるディスク状の磁気記録媒体１の全体形状を表す概略平面図が示され、図２には、図１の四角で囲まれた微小部分１００の部分拡大概略図が示される。図２においては、主として、サーボ信号が記録された領域であるサーボ用情報部９０および記録再生のためのデータトラック群であるデータ情報記録部８０が概念的に現されている。データ情報記録部８０には、同心円状（あるいは螺旋状）に配置されたデータトラック８０が存在しており、サーボ用情報部９０には所定配置された複数のサーボトラック９０が存在している。
図３には、本発明における磁気記録媒体の好適な実施の形態（特に、データトラックに注目）を概念的に示す断面図が示され、図３は、図２のＡ−Ａ矢視断面図に実質的に相当する。
図１において、図示されてはいないがディスク基板上には記録再生のための複数のデータトラック群が同心円状に配置・形成されている。
また、ディスクの中心から外方に向けて、放射状にサーボ信号領域（サーボ用情報部９０：図面で放射線状に描かれている箇所）が形成されている。すなわち、ディスク面をセクタで分割した、いわゆるセクタサーボ方式を適用している。磁気記録媒体のサーボ用情報部９０には、サーボトラッキングライタにより、サーボ情報が記録されている。
サーボ用情報部９０の構造について説明すると、サーボ用情報部９０（いわゆるサーボ領域）は、図２に示されるようにＩＳＧ部９１、ＳＶＡＭ部９２、グレイコード部９３、バースト部９４およびパッド部９５を有している。バースト部９４は、磁気ヘッドをトラック位置に正確にトラッキングさせるための正確な位置情報を得るためのパターンであり、通常、隣接するトラックピッチを規制する中心線にそれぞれ等しく跨るように設けられた第１のバースト９４ａ及び第２のバースト９４ｂの組みと、これらの組から半トラックピッチだけずれた位置に存在する第３のバースト９４ｃ及び第４のバースト９４ｄの組みから構成されている。
次いで、図３に基づいて、磁気記録媒体の好適な断面構成例を説明する。基本的な断面構造は、データトラックとサーボトラック共に、実質的に同じディスクリートトラック構造が採用される。本発明では、データトラックと磁気ヘッドの主磁極との関係がメインとなる。そのため、データトラック付近の構造を図３の断面図として示すこととし、図３は、例えば、図２のＡ−Ａ断面矢視図として把握することができる。なお、仮に、図２のＢ−Ｂ断面図を考えた場合であっても、その形態は、図３の断面図に類似した形態となり、図３を用いてサーボトラック付近の構造を断面図としてイメージすることができる。
図３に示されるように磁気記録媒体データトラック付近の構造は、基板１５と、この基板１５の上に形成された配向層１４と、この配向層１４の上に形成された軟磁性層１１と、この軟磁性層１１の上に形成された中間層１２と、この中間層１２の上に形成された凹凸状の凸部に相当する垂直磁気記録層１０および凹部に相当する非磁性層２０と、これらの上に形成される保護層１３とを有し構成されている。また、凹部の非磁性層は、軟磁性層内まで達してもよい。
基板１５としては、ガラス基板、ＮｉＰ被着アルミ合金基板、Ｓｉ基板などが好適に用いられる。配向層１４としては、例えば、軟磁性層１１のトラック幅方向への磁気異方性磁界を付与するためのＰｔＭｎ等の反強磁性材料を用いることができる。その他、配向を制御するための非磁性合金であってもよい。
軟磁性層１１としては、ＣｏＺｒＮｂ合金、Ｆｅ系合金、Ｃｏ系アモルファス合金、軟磁性／非磁性層の多層膜、軟磁性フェライト等が挙げられる。
中間層１２は、この中間層の上に形成される垂直磁気記録層の垂直磁気異方性および結晶粒径を制御するために設けられ、例えば、Ｒｕ、ＣｏＴｉ非磁性合金が用いられる。その他、同様な作用をする非磁性金属、合金、もしくは低透磁率の合金を用いてもよい。
凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０としては、ＳｉＯ2の酸化物系材料の中にＣｏＰｔなどの強磁性粒子をマトリックス状に含有させた媒体や、ＣｏＣｒ系合金、ＦｅＰｔ合金、Ｃｏ／Ｐｄ系の人工格子型多層合金などが好適に用いられる。
凹部の非磁性層２０の材料としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、フェライトなどの非磁性酸化物、ＡｌＮなどの窒素化物、ＳｉＣなどの炭化物が用いられる。
凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０や凹部に充填された非磁性層２０の表面には、通常、ＣＶＤ法などを用いてカーボン薄膜等の保護層１３が形成される。
凹凸パターンに基づく垂直磁気記録層（データトラック）１０および非磁性層２０の形成（いわゆるディスクリートタイプの媒体の形成）は、例えば、一定厚さに成膜した垂直磁気記録層１０を所定の凹凸形状にエッチングした後に、エッチング深さに対応したＳｉＯ2をスパッタリングし、エッチングされた凹部を充填する。その後、媒体を、回転させながら斜めイオンビームエッチング法等により、垂直磁気記録層（データトラック）１０の上に余分に堆積したＳｉＯ2を除去して、媒体表面全体を平坦化するようにすればよい。
図４は凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０のみを模式的に概略斜視図として示した図面である。凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０はその層体がトラック円周方向に沿って延びている。また、本発明におけるトラック半径方向の断面は台形形状となっている。その理由等については後述する。
本発明の要部を説明する前に、図５に基づいて、垂直磁気記録媒体に単磁極（１つの主磁極）型磁気ヘッドを用いての垂直磁気記録のメカニズムを簡単に説明する。図５はデータトラック上に単磁極型ヘッドが対向配置された形態であって、これらをトラック円周方向にカットした断面図であり、磁気記録媒体１に付された符号が、図３に示される符号と同一のものは同一部材を示している。
図５において、磁気ヘッド５のコイル６１に電流を流して励磁すると、主磁極３０の先端と、媒体の軟磁性層１１との間に垂直方向の磁界が生じ、これにより凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０に垂直方向への磁気記録がなされる。媒体の軟磁性層１１に流れた磁束は、補助磁極７０へと戻り、磁気回路が形成される。
なお、図５の例では、シールド層７５、７５との間に、記録された磁気データを読み取るためのＧＭＲ素子８０が配置されている。
主磁極３０からの磁気記録操作の際、主として主磁極３０の形状により、記録磁化分布が決まるが、本発明が目的とする信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させるためには、主磁極３０の形状、凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０の形状、スキュー角θ等のパラメータを考慮しつつ、隣接するトラックへの不要な書き込みを確実に防止することができる最適な関係を設定する必要がある。
以下、３つの態様を示しつつ、最適仕様設定について順次説明する。
（第１の態様における最適設定の説明）
図８は、磁気ヘッドの浮上面における主磁極３０の輪郭線形状を示したものであり、さらに詳しくは磁気記録媒体側から磁気ヘッドを見た場合における主磁極の輪郭線形状である。
ディスク状の磁気記録媒体の回転方向（いわゆるディスク回転方向）は、図８の紙面の下から上に向かう矢印５５方向である。従って、図８に示される主磁極３０の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置する幅Ｗ１のトレーリング側端３０ａから上流側の幅Ｗ２のリーディング側端３０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる形状となっており、図８に示されている好適な形状は（逆）台形形状である。磁気ヘッドにおける主磁極３０の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔとする。
このような主磁極３０の輪郭線形状と凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０との位置関係を平面的に示した図面が図９（ａ）に示される。図９（ｂ）には、図９（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図が示され、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）１０の断面が示されている（非磁性層２０の記載は省略）。
図９（ａ）に示されるように、凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０と主磁極３０とは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にある。そして、磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、データトラックの凸部垂直磁気記録層１０の上面の幅をＴｗとする。
特に、図９（ａ）においては、主磁極３０の幅Ｗ２のリーディング側端３０ｂがスキュー角θにより隣接するデータトラックの端に接する状態が示されており、主磁極３０がこれ以上、隣接するデータトラック側に変位した場合は、隣接するデータトラックの情報を消去するので好ましくない。従って、少なくとも図９（ａ）に示されるようにスキュー角θの最大値は主磁極の一端が隣接するデータトラックに接するまでが限度とする。
また、図９（ｂ）に示されるように、本発明における凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０は、トラック幅方向（トラック半径方向）の断面形状が下部が広幅の台形形状となっており、当該台形形状の傾斜角度をηとし、凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとする。
このようなパラメータ設定に基づく本発明の垂直磁気記録モデルにおいて、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させるためには下記式（１）の関係を満たしてなることが必要である。
〔式１〕
Tp−Tw≧(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη …式（１）
上記式（１）の導出に際して、基本的な考え方は、
（ｉ）スキュー角θが発生した際に、リーディング側端３０ｂの角部は、非磁性層２０の領域に振られ、図示のごとくデータトラックから部分的にはみ出す。この際、非磁性層２０の領域へのはみ出し距離をｙとすると、このｙが隣接するデータトラックに掛からない条件を定めると、Ｔｐ−Ｔｗ−２ΔＷ ≧ ｙとなる。
ここでΔＷ＝δ／ｔａｎηである。
(ii)図９（ａ）において、はみ出し距離ｙは、ｙ＝（ｔ2＋（Ｗ１−Ｗ２）2／４）1/2・ｓｉｎβで表され、
α＝ｔａｎ-1（Ｗ１−Ｗ２）／２ｔであり、β＝θ−αであるから、
ｙ、β、αを消去すると、上記式（１）、すなわち、
Tp−Tw≧(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη …式（１）
が得られる。
また、前提条件として、前記θとＷ１とＷ２とｔの関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔの条件を満たす必要がある。この条件を満たさないと隣接トラック側方向へのトラックはみ出し部分が存在せず、特に、本願の解決すべき課題が生じないからである。
また、トレーリング側端３０ａの幅は、スキュー角θが発生した場合であっても、基本的にデータトラック幅を維持しつつ、かつ、隣接するデータトラックに掛かることがないように操作される必要があることから、前提条件として、Ｗ１は、
2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmaxの関係を維持することが必要である。
なお、上記式において、Ｗ１は、サーボ位置誤差変位を考慮して上限値（2Tp−Tw-2ΔW）の０．９倍、好ましくは０．８倍に設定しておくことが望ましい。
θmaxは最大スキュー角である。また、前述のごとく、ΔＷ＝δ／ｔａｎηの関係がある。
また、本発明において、前記凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面は下辺が上辺よりも長い台形形状をなしているが、その傾斜角度ηは、５０〜８５度、好ましくは６５〜８５度、さらにより好ましくは７０〜８０度の角度範囲にあることが望ましい。傾斜角度が５０度未満となると、主磁極からの記録磁界に対する記録面が増大し、隣接トラックからの記録の影響が増大しノイズが増大するという不都合が生じる傾向があり、また傾斜角度ηが８５度を超えると、サーボ一誤差変位を傾斜面で吸収して緩衝させるという作用が発揮し難くなるという不都合が生じる傾向がある。
（第２の態様における最適設定の説明）
図１０は、磁気ヘッドの浮上面における他の好適な主磁極４０の輪郭線形状を示したものであり、さらに詳しくは磁気記録媒体側から磁気ヘッドを見た場合における主磁極の輪郭線形状である。
ディスク状の磁気記録媒体の回転方向（いわゆるディスク回転方向）は、図１０の紙面の下から上に向かう矢印５５方向である。図１０に示される主磁極４０の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置する幅Ｗ１のトレーリング側端４０ａから上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分４１と、この第１の四角部分４１に連接するともに、さらに上流側の幅Ｗ２のリーディング側端４０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分４３を有している。
図１０に示されるごとく第１の四角部分４１は、幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１の長方形形状である。また、図１０に示される第２の四角部分４３は、第１の四角部分４１との連接部分（幅Ｗ１）から上流側の幅Ｗ２のリーディング側端４０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる厚さｔ２の（逆）台形形状である。
このような主磁極４０の輪郭線形状と、凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０との位置関係を平面的に示した図面が図１１（ａ）に示される。図１１（ｂ）には、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図が示され、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）１０の断面が示されている。
図１１（ａ）に示されるように、凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０と主磁極４０とは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にある。そして、磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、データトラックの凸部垂直磁気記録層１０の上面の幅をＴｗとする。
また、図１１（ｂ）に示されるように、本発明における凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０は、トラック幅方向（トラック半径方向）の断面形状が下部が広幅の台形形状となっており、当該台形形状の傾斜角度をηとし、凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとする。
このようなパラメータ設定に基づく本発明の垂直磁気記録モデルにおいて、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させるためには下記式（２）の関係を満たしてなることが必要である。
〔式２〕
Tp−Tw≧(t2 2 ＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
…式（２）
上記式（２）の導出に際して、基本的な考え方は、
（ｉ）スキュー角θが発生した際に、リーディング側端４０ｂの角部は、非磁性層２０の領域に振られ、図示のごとくデータトラックから部分的にはみ出す。この際、非磁性層２０の領域へのはみ出し距離はｙ＋t1・sinθとなる。従って、このはみ出し距離ｙ＋t1・sinθが隣接するデータトラックに掛からない条件を定めると、Ｔｐ−Ｔｗ−２ΔＷ ≧ ｙ＋t1・sinθとなる。
ここでΔＷ＝δ／ｔａｎηである。
(ii)上記距離ｙは、ｙ＝（t2 2 ＋（Ｗ１−Ｗ２）2／４）1/2・ｓｉｎβで表され、
α＝ｔａｎ-1（Ｗ１−Ｗ２）／２ｔであり、β＝θ−αであるから、
ｙ、β、αを消去すると、上記式（２）、すなわち、
Tp−Tw≧(t2 2 ＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
…式（２）
が得られる。
また、前提条件として、前記θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす必要がある。この条件を満たさないと隣接トラック側方向へのトラックはみ出し部分が存在せず、特に、本願の解決すべき課題が生じないからである。
また、トレーリング側端４０ａの幅は、スキュー角θが発生した場合であっても、基本的にデータトラック幅を維持しつつ、かつ、隣接するデータトラックに掛かることがないように操作される必要があることから、前提条件として、Ｗ１は、
2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmaxの関係を維持することが必要である。
なお、上記式において、Ｗ１は、サーボ位置誤差変位を考慮して上限値（2Tp−Tw-2ΔW）の０．９倍、好ましくは０．８倍に設定しておくことが望ましい。
θmaxは最大スキュー角である。また、前述のごとく、ΔＷ＝δ／ｔａｎηの関係がある。
また、本発明において、前記凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面は下辺が上辺よりも長い台形形状をなしているが、その傾斜角度ηは、５０〜８５度、好ましくは６５〜８５度、さらにより好ましくは７０〜８０度の角度範囲にあることが望ましい。傾斜角度が５０度未満となると、主磁極からの記録磁界に対する記録面が増大し、隣接トラックからの記録の影響が増大しノイズが増大するという不都合が生じる傾向があり、また傾斜角度ηが８５度を超えると、サーボ一誤差変位を傾斜面で吸収して緩衝させるという作用が発揮し難くなるという不都合が生じる傾向がある。
（第３の態様における最適設定の説明）
図１２（ａ）は、磁気ヘッドの浮上面における他の好適な主磁極５０の輪郭線形状を示すとともに、この主磁極５０の輪郭線形状と凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０との位置関係を平面的に示した図面である。図１２（ｂ）には、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図が示され、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）１０の断面が示されている。図１２（ａ）における主磁極５０の輪郭線形状は、磁気記録媒体側から磁気ヘッドを見た場合における主磁極の輪郭線形状である。ディスク状の磁気記録媒体の回転方向（いわゆるディスク回転方向）は、図１２（ａ）の紙面の下から上に向かう矢印５５方向で示される。
図１２（ａ）に示される主磁極５０の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置する幅Ｗ１のトレーリング側端５０ａから上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分５１と、この第１の四角部分５１に連接するともに、さらに上流側のリーディング側端５０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分５３を有している。
図１２（ａ）に示されるごとく第１の四角部分５１は、幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１の長方形形状である。また、第２の四角部分５３は、第１の四角部分５１との連接部分（幅Ｗ１）から上流側の幅Ｗ２のリーディング側端５０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる厚さｔ２の（逆）台形形状である。
図１２（ａ）に示されるように、凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０と主磁極５０とは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にある。そして、磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、データトラックの凸部垂直磁気記録層１０の上面の幅をＴｗとする。
また、図１２（ｂ）に示されるように、本発明における凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０は、トラック幅方向（トラック半径方向）の断面形状が下部が広幅の台形形状となっており、当該台形形状の傾斜角度をηとし、凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとする。
図１２（ａ）に示される第３の態様は、スキュー角θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＜tan -1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合である。
この場合には、第１の四角部分５１（幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１）の長方形形状部分のみが、隣接するトラックへの不要な書き込みに影響を及ぼすこととなる。第２の四角部分５３は、実質的に無視することができる。
このようなパラメータ設定に基づく本発明の垂直磁気記録モデルにおいて、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させるためには下記式（３）の関係を満たしてなることが必要である。
〔式３〕
Tp−Tw≧ t1・sinθ＋2δ／tanη …式（３）
上記式（３）の導出に際して、基本的な考え方は、
（ｉ）スキュー角θが発生した際に、第１の四角部分５１（幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１）の長方形形状部分のリーディング側に近い角部は、非磁性層２０の領域に振られ、図示のごとくデータトラックから部分的にはみ出す。この際、非磁性層２０の領域へのはみ出し距離をｙとするとｙ＝t1・sinθとなる。従ってこのはみ出し距離t1・sinθが隣接するデータトラックに掛からない条件を定めると、
Ｔｐ−Ｔｗ−２ΔＷ ≧ t1・sinθとなる。
ここでΔＷ＝δ／ｔａｎηであるから、ΔＷを消去して上記式（３）が得られる。
また、この実施態様において、トレーリング側端５０ａの幅は、スキュー角θが発生した場合であっても、基本的にデータトラック幅を維持しつつ、かつ、隣接するデータトラックに掛かることがないように操作される必要があることから、前提条件として、Ｗ１は、2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmaxの関係を維持することが必要である。
なお、上記式において、Ｗ１は、サーボ位置誤差変位を考慮して上限値（2Tp−Tw-2ΔW）の０．９倍、好ましくは０．８倍に設定しておくことが望ましい。
θmaxは最大スキュー角である。また、前述のごとく、ΔＷ＝δ／ｔａｎηの関係がある。
また、本発明において、前記凸部の垂直磁気記録層（データトラック）１０のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面は下辺が上辺よりも長い台形形状をなしているが、その傾斜角度ηは、５０〜８５度、好ましくは６５〜８５度、さらにより好ましくは７０〜８０度の角度範囲にあることが望ましい。傾斜角度が５０度未満となると、主磁極からの記録磁界に対する記録面が増大し、隣接トラックからの記録の影響が増大しノイズが増大するという不都合が生じる傾向があり、また傾斜角度ηが８５度を超えると、サーボ一誤差変位を傾斜面で吸収して緩衝させるという作用が発揮し難くなるという不都合が生じる傾向がある。
以下、具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
（磁気記録媒体の構成）
図３に示されるような断面構造のデータトラック（およびサーボトラック）を備える磁気記録媒体のサンプルを下記の要領で作製した。
鏡面研磨した内径７．０ｍｍ、外径２７．４ｍｍの１インチガラスディスク基板１５を用い、この基板１５の上に、配向層１４（下地層１４）としてＰｔＭｎ層を１５ｎｍ厚さに形成し、この上にＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性層１１を１５０ｎｍ厚さに形成した。
なお、配向層１４は、軟磁性層１１にトラック方向に異方性を付与するために形成した。次いで、軟磁性層１１の上に非磁性合金Ｒｕからなる中間層１２を８ｎｍ厚さに形成した。次いで、この上に垂直磁気記録層１０を１５ｎｍ厚さに形成した後、所定の凹凸形状を作製するために所定パターンのエッチング処理を行なった。次いで、エッチングされた凹部を充填するためにＳｉＯ2をスパッタリングした。
次いで、ＳｉＯ2を充填した媒体を回転させながら、斜めイオンビームエッチング処理を行い、垂直磁気記録層１０上に形成された余分なＳｉＯ2を除去し、媒体表面を平坦化した。この上にＣＶＤ法によりカーボン薄膜の保護膜１３を４ｎｍ厚さに形成し、さらにフォンブリン系潤滑剤を１ｎｍ厚さに塗布して媒体サンプルを完成させた。
なお、垂直磁気記録層１０は、ＳｉＯ2の中にＣｏＰｔの強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料を用いた。
なお、使用した垂直磁気記録層の飽和磁化Ｍｓおよび残留放飽和磁化Ｍｒは、Ｍｓ＝３５０ｅｍｕ／ｃｃ（３５０ｋＡ／ｍ）、Ｍｒ＝３４０ｅｍｕ／ｃｃ（３４０ｋＡ／ｍ）であった。
上記所定のサーボ領域及びデータ領域用に凹凸加工した垂直磁気記録媒体は、サーボ信号磁界を発生させる凸部の垂直磁気記録層を磁化するために、直流磁界１５ｋＯｅ（１１９３ｋＡ／ｍ）の発生した電磁石の磁極間をディスク面が磁極面に平行になるように設定し、サーボ領域及びデータ領域の台形状形状の垂直磁気記録層を一括して着磁させ、サーボ信号を記録した。
サーボ信号の記録密度は、１３０Ｋ・ＦＲＰＩ(Flux Reversal Per Inch)とした。従って、データ領域のトラックピッチＴｐを１３３．７Ｋ・ＴＰＩ（Track Per Inch）に相当する１９０ｎｍとした。
実験仕様を以下の３つのタイプに分けて行なったので個別に説明する。
（実験仕様１）
図８に示されるような主磁極３０の輪郭線形状（先端形状：台形形状）を有する書き込み用の磁気ヘッドを用いた。主磁極３０とデータトラックとの関係は図９（ａ）に示される。
下記表１に示されるような数値で仕様が設定された主磁極、垂直磁気記録媒体、スキュー角θのパラメータを変えて、２００ｋＦＲＰＩ(Flux Reversal Per Inch)の記録を行い、スキュー角が付与されている条件で、隣接するデータトラックへの影響を再生ヘッド（ＧＭＲ再生素子）で再生し、下記式（１）の条件を満たしている場合、満たしていない場合を検証した。再生ヘッドにより検出した結果、隣接するデータトラックに記録の影響があった場合を「有」、影響がほとんど無かった場合を「無」として示した。
〔式１〕
Tp−Tw≧(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη …式（１）
下記表１では、式（１）の右辺を以下のように、Ｙ1＊として表した。
Ｙ1＊＝(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη
また、本実験方法として、隣接するデータトラックへの不要な書き込みを検出するために、主磁極による記録周波数と、予め隣接するデータトラックに記録してある記録周波数を異なるようにし、隣接するデータトラックへの書き込みの影響は、スペクトルアナライザーにより信号を分離して出力値を検証した。
実験仕様１の実験結果を下記表１に示す。
Figure 0003780290
表１に示される、Ｎｏ．Ｉ−１の条件においては、記録再生を行った結果、主磁極３０による隣接データトラックへの不要な書き込みの影響が有り、隣接のデータトラックに予め書き込まれていた信号の再生信号が観測された。Ｔｐ−Ｔｗ＜Ｙ1＊となり、式（１）の条件を満たさないためである。
Ｎｏ．Ｉ−２およびＮｏ．Ｉ−３の条件においては、隣接データトラックへの記録の影響は無かった。Ｔｐ−Ｔｗ≧Ｙ1＊となり、式（１）の条件を満たすためである。なお、Ｎｏ．Ｉ−２の条件においては、Ｔｐ−Ｔｗ＝Ｙ1＊となり、スキュー角θは最大値θmaxをとる。
また、前提条件である、Ｗ１の長さを規定する条件は、
２０９．５（＝０．８×２６１．９）ｎｍ＞Ｗ１＞１３０．９ｎｍとなり、
Ｗ１＝１５０ｎｍを満たしている。上記の係数は０．８としているが、０．９でも０．７でも条件を満たしている
表１に示される、Ｎｏ．Ｉ−４〜Ｉ−６は、Ｎｏ．Ｉ−１〜Ｉ−３の条件に対して、主磁極の厚さｔを５０ｎｍほど増加させて、ｔ＝３００ｎｍとした場合の隣接データトラックへの影響を調べたものである。Ｎｏ．Ｉ−４の条件においては、記録再生を行った結果、隣接データトラックからの主磁極による、記録の影響があり、記録による再生信号が観測された。Ｔｐ−Ｔｗ＜Ｙ1＊となり、式（１）の条件を満たさないためである。
Ｎｏ．Ｉ−５およびＮｏ．Ｉ−６の条件においては、隣接データトラックへの記録の影響は無かった。Ｔｐ−Ｔｗ≧Ｙ1＊となり、式（１）の条件を満たすためである。なお、Ｎｏ．Ｉ−５の条件においては、Ｔｐ−Ｔｗ＝Ｙ1＊となり、スキュー角θは最大値θmaxをとる。
また、Ｎｏ．Ｉ−４〜Ｉ−６において、前提条件である、Ｗ１の長さを規定する条件は、
２１９．５（＝０．８×２７４．４）ｎｍ＞Ｗ１＞１１７．０ｎｍとなり、
Ｗ１＝１５０ｎｍを満たしている。上記の係数は０．８としているが、０．９でも０．７でも条件を満たしている。
主磁極３０の厚さｔを厚くすると、Ｔｐ−Ｔｗのマージンを大きくする必要があり、Ｔｐ、Ｗ１、およびθmaxを固定すると、Ｔｗを減少させ、Ｔｐ−Ｔｗのマージンを広く設定する必要がある。
本発明のごとく凹凸構造を有するディスクリートトラックでは、凹部領域で垂直磁気記録層が存在しないので、主磁極のＷ１の値を通常の凹凸の無い連続媒体より大きく設定できる。
（実験仕様２）
図１０に示されるような主磁極４０の輪郭線形状を有する書き込み用の磁気ヘッドを用いた。図１０に示されるごとく第１の四角部分４１は、幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１の長方形形状である。また、第２の四角部分４３は、第１の四角部分４３との連接部分（幅Ｗ１）から下流側の幅Ｗ２のリーディング側端４０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる厚さｔ２の（逆）台形形状である。
主磁極４０とデータトラックとの関係は図１１（ａ）に示される。
下記表２に示されるような数値で仕様が設定された主磁極、垂直磁気記録媒体、スキュー角θのパラメータを変えて、２００ｋＦＲＰＩ(Flux Reversal Per Inch)の記録を行い、スキュー角が付与されている条件で、隣接するデータトラックへの影響を再生ヘッド（ＧＭＲ再生素子）し、下記式（２）の条件を満たしている場合、満たしていない場合を検証した。再生ヘッドにより検出した結果、隣接するデータトラックに記録の影響があった場合を「有」、影響がほとんど無かった場合を「無」として示した。
〔式２〕
Tp−Tw≧(t2 2 ＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
…式（２）
下記表２では、式（２）の右辺を以下のように、Ｙ2＊として表した。
Ｙ2＊＝(t2 2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
また、本実験方法として、隣接するデータトラックへの不要な書き込みを検出するために、主磁極による記録周波数と、予め隣接するデータトラックに記録してある記録周波数を異なるようにし、隣接するデータトラックへの書き込みの影響は、スペクトルアナライザーにより信号を分離して出力値を検証した。
実験仕様２の実験結果を下記表２に示す。
Figure 0003780290
表２に示される、Ｎｏ．II−１の条件においては、記録再生を行った結果、主磁極による隣接データトラックへの不要な書き込みの影響が有り、隣接のデータトラックに予め書き込まれていた信号の再生信号が観測された。Ｔｐ−Ｔｗ＜Ｙ2＊となり、式（２）の条件を満たさないためである。
Ｎｏ．II−２およびＮｏ．II−３の条件においては、隣接データトラックへの記録の影響は無かった。Ｔｐ−Ｔｗ≧Ｙ2＊となり、式（２）の条件を満たすためである。なお、Ｎｏ．II−２の条件においては、Ｔｐ−Ｔｗ＝Ｙ2＊となり、スキュー角θは最大値θmaxをとる。
また、前提条件である、Ｗ１の長さを規定する条件は、
２０１．５（＝０．８×２５１．９）ｎｍ＞Ｗ１＞１３９．３ｎｍとなり、
Ｗ１＝１５０ｎｍを満たしている。上記の係数は、０．８としているが、０．９でも０．７でも条件を満たしていることが確認できている。
表２に示される、Ｎｏ．II−４〜II−６は、Ｎｏ．II−１〜II−３の条件に対して、主磁極の厚さｔ１を１５０ｎｍ、ｔ２を１５０ｎｍとした場合（全体としては５０ｎｍ増加している）の隣接データトラックへの影響を調べたものである。Ｎｏ．II−４の条件においては、記録再生を行った結果、隣接データトラックからの主磁極による、記録の影響があり、記録による再生信号が観測された。Ｔｐ−Ｔｗ＜Ｙ2＊となり、式（２）の条件を満たさないためである。
Ｎｏ．II−５およびＮｏ．II−６の条件においては、隣接データトラックへの記録の影響は無かった。Ｔｐ−Ｔｗ≧Ｙ2＊となり、式（２）の条件を満たすためである。なお、Ｎｏ．II−５の条件においては、Ｔｐ−Ｔｗ＝Ｙ2＊となり、スキュー角θは最大値θmaxをとる。
また、Ｎｏ．II−４〜II−６において、前提条件である、Ｗ１の長さを規定する条件は、
２２４（＝０．８×２８０）ｎｍ＞Ｗ１＞１１７．６ｎｍとなり、
Ｗ１＝１５０ｎｍを満たしている。上記の係数は、０．８としているが、０．９でも０．７でも条件を満たしていることが確認できている。
主磁極の総厚さｔ１＋ｔ２を厚くすると、Ｔｐ−Ｔｗのマージンを大きくする必要があり、Ｔｐ、Ｗ１、およびθmaxを固定すると、Ｔｗを減少させ、Ｔｐ−Ｔｗのマージンを広く設定する必要がある。
本発明のごとく凹凸構造を有するディスクリートトラックでは、凹部領域で垂直磁気記録層が存在しないので、主磁極のＷ１の値を通常の凹凸の無い連続媒体より大きく設定できる。
（実験仕様３）
図１２（ａ）に示されるような主磁極５０の輪郭線形状を有する書き込み用の磁気ヘッドを用いた。図１２（ａ）に示されるごとく第１の四角部分５１は、幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１の長方形形状である。また、第２の四角部分５３は、第１の四角部分５１との連接部分（幅Ｗ１）から下流側の幅Ｗ２のリーディング側端５０ｂに行くにつれて連続的に幅が狭まる厚さｔ２の（逆）台形形状である。
実験仕様３は、上記実験仕様２と比較して、スキュー角θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＜tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合である。この場合には、第１の四角部分５１（幅Ｗ１で厚さ（トラック周方向の長さ）がｔ１）の長方形形状部分のみが、隣接するトラックへの不要な書き込みに影響を及ぼすこととなる。第２の四角部分５３は、実質的に無視することができる。
下記表３に示されるような数値で仕様が設定された主磁極、垂直磁気記録媒体、スキュー角θのパラメータを変えて、２００ｋＦＲＰＩ(Flux Reversal Per Inch)の記録を行い、スキュー角が付与されている条件で、隣接するデータトラックへの影響を再生ヘッド（ＧＭＲ再生素子）し、下記式（３）の条件を満たしている場合、満たしていない場合を検証した。再生ヘッドにより検出した結果、隣接するデータトラックに記録の影響があった場合を「有」、影響がほとんど無かった場合を「無」として示した。
〔式３〕
Tp−Tw≧ t1・sinθ＋2δ／tanη …式（３）
下記表３では、式（３）の右辺を以下のように、Ｙ3＊として表した。
Ｙ3＊＝t1・sinθ＋2δ／tanη
また、本実験方法として、隣接するデータトラックへの不要な書き込みを検出するために、主磁極による記録周波数と、予め隣接するデータトラックに記録してある記録周波数を異なるようにし、隣接するデータトラックへの書き込みの影響は、スペクトルアナライザーにより信号を分離して出力値を検証した。
実験仕様３の実験結果を下記表３に示す。
Figure 0003780290
表３に示される、Ｎｏ．III−１の条件においては、記録再生を行った結果、主磁極による隣接データトラックへの不要な書き込みの影響が有り、隣接のデータトラックに予め書き込まれていた信号の再生信号が観測された。Ｔｐ−Ｔｗ＜Ｙ3＊となり、式（３）の条件を満たさないためである。
Ｎｏ．III−２およびＮｏ．III−３の条件においては、隣接データトラックへの記録の影響は無かった。Ｔｐ−Ｔｗ≧Ｙ3＊となり、式（３）の条件を満たすためである。なお、Ｎｏ．III−２の条件においては、Ｔｐ−Ｔｗ＝Ｙ3＊となり、スキュー角θは最大値θmaxをとる。
また、前提条件である、Ｗ１の長さを規定する条件は、
２１７．５（＝０．８×２７１．９）ｎｍ＞Ｗ１＞１１８．５ｎｍとなり、
Ｗ１＝１５０ｎｍを満たしている。上記の係数は、０．８としているが、０．９でも０．７でも条件を満たしていることが確認できている。
以上の実験結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、主磁極を備える磁気ヘッドと、データトラック及びサーボトラックに所定の凹凸構造を有するディスクリートタイプの磁気記録媒体と、磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、データトラックの所定の凹凸形状を特定するパラメータと、主磁極を特定するパラメータと、スキュー角との関係を所定の数式で規定しており、この範囲で磁気記録再生装置を仕様設定することによって、隣接するトラックへの不要な書き込みを防止して、信頼性の極めて高い高密度記録化を実現させることができる。
本発明の磁気記録装置は、特に、コンピュータに装備して用いられるものであり、情報記録のための装置産業に利用することができる。
図１は、本発明のディスク状の磁気記録媒体の全体形状を表す概略平面図である。 図２は、図１の四角で囲まれた微小部分の部分拡大概略図である。 図３は、本発明の磁気記録媒体の好適な実施の形態を概念的に示す断面図である。 図４は断面台形状形状の垂直磁気記録層（データトラック）の構造を示す概略斜視図である。 垂直磁気記録媒体に単磁極（１つの主磁極）型磁気ヘッドを用いて垂直磁気記録を行う場合のメカニズムを簡単に説明するための斜視図である。 磁気記録再生装置の概略斜視図である。 磁気記録再生装置の要部を示す概略平面図である。 磁気ヘッドの浮上面における主磁極の輪郭線形状を示したものである。 図９（ａ）は、磁極の輪郭線形状と凸部の垂直磁気記録層（データトラック）との位置関係を平面的に示した図面であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図であり、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）の断面を示している。 磁気ヘッドの浮上面における主磁極の輪郭線形状を示したものである。 図１１（ａ）は、磁極の輪郭線形状と凸部の垂直磁気記録層（データトラック）との位置関係を平面的に示した図面であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図であり、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）の断面を示している。 図１２（ａ）は、磁極の輪郭線形状と凸部の垂直磁気記録層（データトラック）との位置関係を平面的に示した図面であり、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面矢視図であり、実質的に垂直磁気記録層（データトラック）の断面を示している。
符号の説明
１…磁気記録媒体
２…スピンドルモータ
３…ボイスコイルモータ
４…回動アーム
５…記録再生磁気ヘッド
１０…垂直磁気記録層
１１…軟磁性層
１２…中間層
１３…保護膜
１４…配向層
２０…非磁性層
３０，４０，５０…主磁極
８０…データトラック（データ情報記録部）
９０…サーボトラック（サーボ用情報部）

Claims (15)

  1. 少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、
    磁気記録媒体と、
    前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、
    前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、
    前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、
    前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状となっており、
    前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、
    前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極のトレーリング側端幅をＷ１、リーディング側端幅をＷ２とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔとし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとした時、
    前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、
    前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔの関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔの条件を満たす場合において、
    下記式（１）の関係を満たしてなることを特徴とする磁気記録再生装置。
    〔式１〕
    Tp−Tw≧(t2＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t}＋2δ／tanη …式（１）
  2. 前記凸部の垂直磁気記録層から構成されるデータトラック及びサーボトラックの下部には垂直方向の磁界をアシストするための軟磁性層が敷設されている請求項１に記載の磁気記録再生装置。
  3. 前記磁気ヘッドの主磁極より発せられた記録磁界は、凸部の垂直磁気記録層を垂直方法に通過して当該垂直磁気記録層に垂直磁気記録するように作用するとともに、軟磁性層を通って補助磁極に戻されてなる請求項２に記載の磁気記録再生装置。
  4. 前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
  5. 前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
    〔式１−２〕
    2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
    ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη
  6. 少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、
    磁気記録媒体と、
    前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、
    前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、
    前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、
    前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分と、この第１の四角部分に連接するともに、さらに上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分を有し、
    前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、
    前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第１の四角部分のトレーリング側端幅をＷ１、当該第１の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ１とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第２の四角部分のリーディング側端幅をＷ２、当該第２の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ２とし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとした時、
    前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、
    前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＞tan-1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合において、
    下記式（２）の関係を満たしてなることを特徴とする磁気記録再生装置。
    〔式２〕
    Tp−Tw≧(t22＋(W1−W2)2／4)1/2・sin{θ−tan-1(W1−W2)／2t2}＋t1・sinθ＋2δ／tanη
    …式（２）
  7. 前記凸部の垂直磁気記録層から構成されるデータトラック及びサーボトラックの下部には垂直方向の磁界をアシストするための軟磁性層が敷設されている請求項６に記載の磁気記録再生装置。
  8. 前記磁気ヘッドの主磁極より発せられた記録磁界は、凸部の垂直磁気記録層を垂直方法に通過して当該垂直磁気記録層に垂直磁気記録するように作用するとともに、軟磁性層を通って補助磁極に戻されてなる請求項７に記載の磁気記録再生装置。
  9. 前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状における第２の四角部分は、磁気記録媒体の回転方向の下流側から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状である請求項６ないし請求項８のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
  10. 前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなる請求項６ないし請求項９のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
    〔式１−２〕
    2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
    ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη
  11. 少なくとも主磁極を備える磁気ヘッドと、
    磁気記録媒体と、
    前記磁気記録媒体を一定方向に回転駆動させるとともに、前記磁気ヘッドを磁気記録媒体の略半径方向に移動可能とするように作用することができる駆動装置本体を備える磁気記録再生装置であって、
    前記磁気記録媒体は、データ情報を記録するデータトラック及びトラッキング用のサーボ情報を記録するサーボトラックを有し、これらのトラック群は所定の凹凸パターンで複数の記録要素に分割して形成されたディスクリート媒体であって、凹部にはディスクリート作用を発揮させるための非磁性材料が充填されており、
    前記磁気記録媒体のデータトラック及びサーボトラックは、凸部の垂直磁気記録層から構成され、凸部の垂直磁気記録層はトラック幅方向（トラック半径方向）の断面が台形形状を有し、当該台形形状は一定厚さに成膜した垂直磁気記録層を所定の凹凸形状にエッチングして形成された台形形状であり、
    前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状は、磁気記録媒体の回転方向の下流側に位置するトレーリング側端から上流側へ一定幅で延びる第１の四角部分と、この第１の四角部分に連接するともに、さらに上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる形状の第２の四角部分を有し、
    前記磁気記録媒体と前記磁気ヘッドとは、磁気記録媒体の少なくともいくつかのデータトラックにおける円周方向とスキュー角θを発生させる配置関係にあり、
    前記磁気記録媒体のデータトラックピッチをＴｐとし、該データトラックの凸部垂直磁気記録層の上面の幅をＴｗとし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第１の四角部分のトレーリング側端幅をＷ１、当該第１の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ１とし、前記磁気ヘッドにおける主磁極の第２の四角部分のリーディング側端幅をＷ２、当該第２の四角部分の厚さ（トラック周方向の長さ）をｔ２とし、前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度をηとし、前記凸部の垂直磁気記録層の厚さをδとし、
    前記凸部の垂直磁気記録層のトラック幅方向（トラック半径方向）の断面の台形形状の傾斜角度ηが、５０〜８５度の角度範囲にあり、
    前提条件として前記θとＷ１とＷ２とｔ２の関係が、θ＜tan -1（Ｗ１−Ｗ２）／２・ｔ２の条件を満たす場合において、
    下記式（３）の関係を満たしてなることを特徴とする磁気記録再生装置。
    〔式３〕
    Tp−Tw≧ t1・sinθ＋2δ／tanη …式（３）
  12. 前記凸部の垂直磁気記録層から構成されるデータトラック及びサーボトラックの下部には垂直方向の磁界をアシストするための軟磁性層が敷設されている請求項１１に記載の磁気記録再生装置。
  13. 前記磁気ヘッドの主磁極より発せられた記録磁界は、凸部の垂直磁気記録層を垂直方法に通過して当該垂直磁気記録層に垂直磁気記録するように作用するとともに、軟磁性層を通って補助磁極に戻されてなる請求項１２に記載の磁気記録再生装置。
  14. 前記磁気ヘッドの浮上面における前記主磁極の輪郭線形状における第２の四角部分は、磁気記録媒体の回転方向の下流側から上流側のリーディング側端に行くにつれて連続的に幅が狭まる台形形状である請求項１１ないし請求項１３のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
  15. 前提条件として、最大スキュー角をθmaxとしたとき、下記式（１−２）の条件を満たしてなる請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
    〔式１−２〕
    2Tp−Tw-2ΔW≧W1≧(Tw＋2ΔW)/cosθmax …式（１−２）
    ただし、ΔＷ＝δ／ｔａｎη
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