JP3895082B2 - 磁気記録装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は孤立した磁性微粒子を有する記録媒体を使用した記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、磁気記録媒体は基板上にスパッタ蒸着された磁性連続膜が用いられている。この磁性連続膜に対し、磁気ヘッドもしくはレーザー光の照射により記録が行われている。磁気ヘッドの場合は磁場を、レーザー光の場合は照射されて温度が上がる領域を、それぞれ小さくすることにより高密度化が図られてきた。
【０００３】
従来の磁気記録媒体においては、磁性体は連続的であり、記録位置に関する制限はない。また、記録方法については、例えば、アイ・トリプル・イー・トランザクション・オン・マグネティクス３５巻（１９９９年）６９５頁から６９９頁（IEEE Trans. Magn. 35(1999) pp.695-699）では磁気ヘッドを収束イオンビームにより削り、磁場を局在させる方法が知られている。この方法ではヘッドの加工寸法により記録ビットの大きさが制限できると考えられている。
【０００４】
また、例えば特開昭５１−１０７１２１では、光照射と同時に外部磁場を印加することにより書き込みを行なう方法などが知られている。さらに、特開平８−２４９７５１では、媒体と加熱用の光の位置を相対的に移動させ記録を行なう方式が提案されている。この方式では光スポットの移動と磁場印加の周期を同期させることにより、光の径よりも小さな記録マークを記録することを可能にしている。
【０００５】
しかし、高密度化が進むに従い、１ビットあたりの磁性体の体積が小さくなり、一般に信号と雑音の比の低下、熱揺らぎ耐性の現象などの問題が発生し、従来の磁性連続膜では、さらなる高密度化が困難である可能性が指摘されている。この問題を解決するために、磁気記録媒体において、磁性微粒子を周期的に配列させ、１粒子に１ビットの記録を行うことで高密度記録を実現させる記録方式が例えばジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス７６（１９９４年）６６７３頁から６６７５頁（J. Appl. Phys. 76 (1994) pp6673-6675）や特開平１０−２３３０１５などに提案されている。このような媒体は記録ビットの熱的安定性が高く、また各磁性微粒子のサイズ、形状、磁気特性を揃えることでノイズの低減が図れるため、高密度記録に有効と考えられている。
【０００６】
しかし、このような磁性微粒子の配列された媒体においては、各微粒子の反転磁界の分散が存在することが、例えば、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス８５（１９９９年）８３２７頁から８３３１頁（J. Appl. Phys. 85 (1999) pp.8327-8331）などに示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の連続膜における記録では連続膜上の任意の場所に記録することができたため、記録位置は厳密に制御する必要がなかったのに対し、上述のように孤立して配列された磁性微粒子に記録を行なう場合には、磁性微粒子間の非磁性体部では磁気的な情報を書き込むことができないために、正確に微粒子の位置と記録の位置を合わせる必要がある。
【０００８】
また、光と磁場を重畳して加熱する記録方式においては、記録密度および記録速度は隣接ビットへの書き込みを行なうときに、その前に記録したビットが十分冷えていなければならないという条件により記録速度が制限されていた。
【０００９】
本発明は、磁性微粒子の配列を持つ磁気記録媒体に対し、狙った微小な磁性微粒子に情報の記録を行い、かつ、他のビットに影響を与えない記録方式、それを実現させるための記録媒体、およびそれらを用いた記録装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために記録ヘッドに対して相対位置が固定された再生ヘッドを用いて微粒子の位置の検出を行い、その情報をもとに微粒子へ記録を行なう。前記構成によれば記録を行ないたいビットを選択し、磁化の反転を行なうことが可能となる。また、このように微粒子が規則的に配列された記録媒体に対し記録を行なう際に、光と磁気を重畳して印加することにより、１粒子への記録を行なうことが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施例１
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の記録方式を実現するための磁気記録装置の一例を示す。（ａ）は磁気記録装置の概略を示す平面図であり、（ｂ）は記録部と記録媒体の一部を拡大して示す断面図である。
【００１２】
記録媒体１００が図示しないモータにより回転駆動され、記録媒体１００の記録面に対向して、信号を読み込むためのＧＭＲヘッド１０６および記録磁場を発生させるための記録ヘッド１０７が配置される。これらのヘッドはアーム１０５の先端部に保持され、アーム１０５は移動機構１１０によりその先端部が記録媒体１００の必要な範囲を移動できるるように制御される。したがって、ＧＭＲヘッド１０６および記録ヘッド１０７の相対的な位置は固定されており、その離間距離は予め測定してある。
【００１３】
記録媒体１００は基板１０１の上に、たとえば、結晶異方性に起因する垂直異方性を持つ直径３０ｎｍの円柱状の磁性微粒子１０２が規則的に配列されており、磁性微粒子間は非磁性体１０３で埋められている。磁性微粒子１０２の中心間の距離はトラックにより若干異なるが、ほぼ５０ｎｍである。また、トラックの中心間の距離もほぼ５０ｎｍである。従って微粒子密度は約２５０ギガビット／平方インチに相当する。また、これらユーザーが任意に必要な情報を記録するための磁性微粒子に加え、トラッキングを行なうための磁性体が配置してあり、この磁性体からの信号をもとにトラッキングを行なう。もちろん、本発明では、記録媒体の磁気微粒子の垂直異方性は、結晶異方性に起因する垂直異方性に限らず、任意の垂直異方性の場合に適用できることは言うまでもない。
【００１４】
記録媒体１００の表面は保護膜１０４で覆われている。この記録媒体はディスク状の形状をしており、ディスクの中心を回転軸として１００００ｒｐｍで回転しており、記録ヘッド１０７などに対して相対的に移動することができる。記録ヘッド１０７はスライダーに取り付けられており、記録媒体表面との距離が一定になるように制御されている。
【００１５】
情報の記録には、まず、再生ヘッド１０６（ここではＧＭＲヘッド１０６とする）からの信号をもとに微粒子位置情報を磁性微粒子位置検出装置１０８に送る。後述する説明から明らかなように、本発明の対象とする記録媒体では、磁性微粒子１０２が独立しているから、各磁性微粒子１０２は必ず“１”あるいは“０”に対応する磁化を持っている。記録媒体の初期化がなされた状態では、全ての磁性微粒子１０２が“１”あるいは“０”となっている。したがって、ＧＭＲヘッド１０６は、どこの位置にあっても、磁性微粒子１０２に対応した位置で“１”あるいは“０”に対応する信号を検出することができる。磁性微粒子位置検出装置１０８は、ＧＭＲヘッド１０６からの信号を受けると、ＧＭＲヘッド１０６と記録ヘッド１０７との相対的な距離および磁性微粒子１０２の大きさ、さらに、ＧＭＲヘッド１０６が対向している位置の記録媒体１００のトラックの線速度（この線速度は、上述の記録媒体１００の回転速度とＧＭＲヘッド１０６が対向している記録媒体１００のトラックの位置によって決まる）との関係から、記録ヘッド１０７と磁性微粒子１０２とが、次に対向する位置に来るタイミングを知ることができる。このタイミングに応じて磁気コイル駆動装置１０９に書き込みのタイミング信号を送り、記録ヘッド１０７から磁性微粒子１０２に記録を行う。この際、磁性微粒子位置検出装置１０８は、複数の磁性微粒子１０２からの信号を読み込み、最尤復号処理を行い、磁性微粒子１０２の配列のばらつきを考慮したものとするのが良い。
上記タイミングについて、より具体的に述べると以下のようである。すなわち、
ＧＭＲヘッド１０６と記録ヘッド１０７との距離をＬとする（この値は実測値として与えられてもよいし、後述するようにして測定しても良い）。記録媒体１００は一定の角速度（ω）で回転しており、ＧＭＲヘッド１０６が対向している記録媒体１００のトラックの半径値（ｒ）が決まれば、その半径値でのＧＭＲヘッド１０６−記録媒体１００間の相対的な線速度（ｖ）はｖ＝ｒωにより決定することができる。ここで記録媒体１００のトラックの半径値は設計値として与えられてもよいし、明細書の段落［００１３］に示される記録媒体１００面上に記録されたトラッキングを行うための磁性体（即ちサーボ信号）からの情報を元に決定するものとしても良い。また、角速度ωは明細書の段落［００１４］に示されるように、予め記録装置ごとに決められている設計値を使用する。
ここで、ＧＭＲヘッド１０６があるビットからの磁束を電圧信号として検出してから、記録ヘッド１０７が当該ビット直上に至るまでの時間はＴａ＝Ｌ／ｒω、またはＴｂ＝（２πｒ−Ｌ）／ｒωで表される。但し、Ｔａ、Ｔｂは記録媒体１００の回転方向に対し、それぞれ、ＧＭＲヘッド１０６が記録ヘッド１０７の前にある場合（図５）と、後ろにある場合（図１）である。このＴａ若しくはＴｂが、記録ヘッド１０７と磁性微粒子１０２とが次に対向する位置に来るタイミングとなる。
例えば、角速度ωが１００００ｒｐｍ、記録媒体１００のトラックの半径値ｒが、ｒ＝２５ｍｍの例についてみると、線速度ｖは、２π×２５×１０ ^−３ ×１００００×１／６０＝２６．１７９９［ｍ／ｓ］となる。また、再生素子と記録素子の距離Ｌ＝１０μｍとすると、この例においては、ＧＭＲヘッド１０６が、ある磁性微粒子１０２による電圧信号を検出してからＴａ＝３８１．９７ｎｓ後（図１の例の場合）に、Ｔｂ＝５９９９．６２ｎｓ後（図５の例の場合）に、記録ヘッド１０７が、この磁性微粒子１０２と対向する位置に来る。したがって、ＧＭＲヘッド１０６があるビットからの信号を検出してから Ta 若しくは Tb 後に記録ヘッド１０７によって当該磁性微粒子１０２に書き込みを行えば良く、これが、書き込みのタイミングとなる。
【００１６】
なお、記録媒体のトラック毎に磁性微粒子１０２間距離および記録ヘッド１０７の線速度は異なる可能性があるため、磁性微粒子位置検出装置１０８では、必要に応じて、トラック番号およびそのトラックの磁性微粒子１０２間距離を参照し、常に磁性微粒子中心を検出できるようにする。
【００１７】
磁性微粒子位置検出装置１０８からの書き込みのタイミング信号が磁気コイル駆動装置１０９に伝えられ、記録を行ないたい磁性微粒子１０２の場所に記録ヘッド１０７が来たときに、磁気コイル駆動装置１０９により出力を調整して必要な外部磁場を印加するわけであるが、この際、記録ヘッド１０７が磁性微粒子１０２の中央部を通過するときに最大の磁場を発生するように、他の記録ビットに影響を与えない範囲で早めに磁場の印加を開始してもよい。これは、磁性微粒子１０２の検出に対応する書き込みのタイミング信号をどのように生成するかにより簡単に実現できる。これにより狙った磁性微粒子１０２に正確に記録を行なうことが可能となる。なお、情報の再生は従来の記録装置と同様にＧＭＲヘッド１０６を用いて磁性微粒子１０２の磁化方向を検出することにより行なう。
【００１８】
本実施例中、ＧＭＲヘッド１０６に代えて、必要な感度および分解能の得られる他の再生ヘッドを用いてもよい。本実施例では信号の再生および位置検出には同じ再生ヘッド１０６を用いているが、それぞれ別のヘッドを用いてもよい。その場合、再生ヘッド１０６と位置検出用のヘッドの相対位置を知っておく必要がある。
【００１９】
図２に本発明の対象とする記録媒体による信号と従来の磁性連続膜による信号との差異を模式的に示す。図２（ａ）は非磁性体１０３の内部に磁性微粒子１０２が配列された媒体の断面図を模式的に示したものであり、太い矢印は微粒子の磁化方向を示す。すなわち、図２（ a ）に示す太い矢印は記録面に配列された磁性微粒子１０２の磁化を反転させる記録ヘッド１０７により、記録すべきデータに応じて磁性微粒子１０２に与えられた磁化の方向を示すものである。図２（ｂ）はこの媒体の情報をＧＭＲヘッド１０６で検出した場合の信号を示す。各磁性微粒子の中心に相当する部分で信号がピークに達する。また隣接する磁性微粒子の磁化が同じ向きである時も逆向きであるときも独立した信号が発生していることが分かる。ＧＭＲヘッド１０６の分解能が十分高くない場合、ピークの位置および高さはこの図とは若干異なる可能性があるが、前述したように最尤復号処理と記録ビット間の距離情報により正確なビット位置を決定することが可能である。図２（ｃ）は、磁性連続膜２０４に同様の情報を記録した場合の模式図を示す。この場合は、各ビットは独立しているわけではないから、図に示すように仕切りがあるわけではないが、各ビットごとの情報があると言う意味でビットの仕切りの線を示した。太い矢印は微粒子の磁化方向を示す。図２（ｄ）は、磁性連続膜２０４に記録された情報をＧＭＲヘッドで再生した場合に取出される信号を示す。隣り合うビットの磁化が逆向きのときは記録ビットの中央部にピークが発生するが、隣接ビットの磁化が同じ向きのときは信号に変化が発生しない。従って信号波形自体からはビットの中心位置を決定することができない。
【００２０】
実施例２
実施例１では、ＧＭＲヘッド１０６および記録ヘッド１０７の位置関係の情報を予め測定しておいたが、本実施例では、この相対的な位置関係は予め測定しておかなくても良い。図３は、本実施例が適用できるディスク１００の平面図を示す模式図である。磁気ディスク１００は、磁性微粒子が配列されている記録領域３０１、この記録領域３０１とは別の部分にパターニングしていない磁性連続膜領域３０２およびバンプ３０３から構成される。本実施例は本来の記録領域３０１のほかに、磁性連続膜領域３０２を用意したことが特徴である。
【００２１】
磁気記録装置の使用前に、磁性連続膜３０２に記録ヘッド１０７を用いて特定の記録パターンを書き込む。その後、書き込んだ記録パターンをＧＭＲヘッド１０６で検出する。ここで、記録パターンは信号の重畳によりピークシフトが起こらないように磁化の向きが上、下、上、下、上と交互に異なるような単純なパターンが望ましい。この書き込みのタイミングと書き込まれた信号の読み出しのタイミングとの時間差およびディスク１００の移動速度から、前述した明細書の段落［００１５］の説明と同様に、記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の間隔を求めることができる。この間隔が得られた後は、実施例１と同様に記録領域３０１の微粒子への記録が行える。
【００２２】
なお、磁性連続膜領域３０２は必ずしもディスク最外周でなくてもよい。また連続した部分は１周に及ぶ必要はなく、記録ヘッドと位置検出ヘッドの距離を知るために必要な長さがあればよい。また、実施例１ではＧＭＲヘッド１０６が記録ヘッド１０７の前に固定されていたが、記録ヘッド１０７をＧＭＲヘッド１０６の前に配置されていても良い。
【００２３】
実施例３
実施例１では、記録媒体１００は結晶異方性に起因する垂直異方性を有する微粒子を配列させて記録を行なったが、結晶異方性に起因する垂直異方性を有する微粒子に代えて、面内異方性を有する微粒子を配列させた記録媒体１００により記録を行なう場合にも本発明は適用できる。この実施例を図４に示す。
【００２４】
図４（ａ）は、記録媒体１００を上から見た状態での面内異方性を有する微粒子４０１の配列の一部を示す模式図であり、内部の太線の矢印はその磁化方向を示す。図４（ｂ）はそのビット列をＧＭＲヘッド１０６で再生したときの信号である。面内異方性を有する磁性微粒子４０１が基板上に周期的に配列されており、ＡおよびＢは磁性微粒子４０１自体の幅と隣接する磁性微粒子４０１間の間隔であり、Ａ≠Ｂとなるように配置されている。
【００２５】
面内媒体においては、ＧＭＲヘッド１０６の出力はビットの始まりと終わりにおいて発生するため、ピーク位置検出だけでは磁性微粒子４０１が検出されたものとすることはできず、また、ビットの中心位置も確定しない。しかし、ビットの始まりと終わりとでは、必ず異符号の信号が得られる。従って得られる信号の異符号の信号を組み合わせて見たときの時間Ｃと磁性微粒子４０１自体の幅Ａとが対応するとき、磁性微粒子４０１が検出されたものとし、その時間Ｃの中心部を磁性微粒子の中心とすることにより、実施例１の磁性微粒子１０２が検出されたものと同様に扱うことができる。なお、磁性微粒子４０１間の間隔Ｂと信号間の時間Ｄとが対応する。
【００２６】
磁性微粒子４０１が検出できれば、実施例１と同様に、配列された面内異方性を持つ微粒子媒体においてもビット中心位置への記録が可能となる。
【００２７】
実施例４
図５（ａ）、（ｂ）に、図１（ａ）、（ｂ）と同様に、本発明の磁気記録装置の他の実施例を示す。（ａ）は磁気記録装置の概略を示す平面図であり、（ｂ）は記録部と記録媒体の一部を拡大して示す断面図である。
【００２８】
実施例１においては記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の間隔を知るために記録媒体の進行方向に対して前側に記録ヘッド１０７を配置していた。これに対し、本実施例ではＧＭＲヘッド１０６を記録媒体１００の進行方向に対して前側に配置した。実施例１と同様に、記録媒体１００の基板１０１上に円柱状の磁性微粒子１０２が配置されており、その間は非磁性体１０３で埋められている。媒体表面は保護膜１０４により保護されている。ＧＭＲヘッド１０６と記録ヘッド１０７はアーム１０５に固定されており、記録媒体１００に対して相対的に移動できる。本実施例では、記録媒体１００の回転に対応して軸位置（回転角度）を知ることが必要となるので、記録媒体１００の駆動モータの回転軸にはエンコーダ５０１を付設しておく。また、ビット位置検出装置１０８には、後述するように、ビット位置の検出を見かけ上修正するための修正信号入力端子５０２が設けられる。
【００２９】
図６（ａ）は、ＧＭＲヘッド１０６の検出信号を示す図であり、横軸は時間、縦軸は信号の大きさである。図６（ｂ）はＧＭＲヘッド１０６が磁性微粒子１０２を検出した角度（時点）から磁性微粒子１０２の磁化反転を行なう迄の角度（時間）のずれΔθを示すものであり、横軸は時間、縦軸は角度（時間）のずれの大きさである。
【００３０】
記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の間隔を知るために、予め媒体全体を一方向に磁化しておく。まず、この媒体に対し、ＧＭＲヘッド１０６が磁性微粒子１０２を検出した角度（時点）で、媒体上の１つのトラック上で数ビットにわたり記録ヘッド１０７により磁性微粒子１０２の磁化反転を行なう。この場合、当然のことながら、磁性微粒子１０２の間隔に対応したパルス状の磁化反転信号を与える。磁化反転信号を与えた後、駆動モータの回転軸のエンコーダ５０１の信号から、ディスクが１周して記録を行なった角度に戻ってきたことを検出したときに、ＧＭＲヘッド１０６を用いて、磁化反転信号の記録状態を測定する。明細書の段落［００２１］で説明した磁性連続膜３０２による場合と異なり、記録ヘッド１０７による磁化反転の信号が磁性微粒子１０２の位置と完全に合っていないときは、非磁性体１０３上で記録磁場を印加したことになるため、磁化状態は初めの磁化状態から変化しない。すなわち、予め媒体全体が磁化された状態のままであり、したがって、ＧＭＲヘッド１０６によって得られる磁化反転信号の記録状態の測定結果はなんら変化しない。図６（ａ）のＴ1に示す期間の信号がこれに対応するものとする。
【００３１】
次に、ディスクの同じトラック上で、ディスクをわずかに回転させた位置、すなわち、修正信号入力端子５０２に所定の大きさの信号を与えることで、エンコーダ５０１の信号を見かけ上修正して、前記のトラック上の少しずれた位置で、ＧＭＲヘッド１０６により、磁性微粒子１０２の磁化反転を行なう。
【００３２】
修正信号入力端子５０２に与える信号の大きさを少しずつ変えながら、ディスクをわずかに回転させる操作を繰り返しながら記録ヘッド１０７により磁性微粒子１０２の磁化反転を行なうと、ＧＭＲヘッド１０６による磁化反転が磁性微粒子１０２に対向する位置で行われるときが出てくる。図６（ａ）のＴ２に示す期間の信号がこれに対応するものとする。このとき修正信号入力端子５０２に与えている信号の大きさのがΔθ２である。すなわち、記録ヘッド１０７による磁化反転が磁性微粒子１０２に対向する位置で行われたので、ＧＭＲヘッド１０６によって得られる磁化反転信号の記録状態の測定結果は反転したものとなる。さらにこの操作を繰り返すと、図６（ａ）のＴ３に示す期間の信号のように、最初の状態と同じ信号が表れてくる。このとき修正信号入力端子５０２に与えている信号の大きさのがΔθ３である。修正信号をさらに大きくしながらこの操作を続けると、ＧＭＲヘッド１０６による磁化反転が繰り返され、図６（ａ）に示す信号が繰り返し表れる。
図６（ａ）のＴ 2 に示す期間の信号が得られるときの、記録ヘッド１０７により磁性微粒子１０２の磁化反転を行なう時刻と、ＧＭＲヘッド１０６による磁性微粒子１０２の磁化反転の検出の時刻が分ったときは、明細書の段落［００１５］で説明したのと同様にして記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の間隔が得られるから、実施例１と同様に記録領域３０１の微粒子への記録が行える。
【００３３】
図６では、最初に全く磁化反転がおきない状態から説明を始めたが、これは、どのような状態が最初に表れても問題ではない。いずれの場合でも、少しずつディスクをわずかに回転させるために修正信号入力端子５０２に与える信号をずらして行くと、必ず、初期の状態に戻る時点が表れる。
【００３４】
このようにして、磁性微粒子１０２の磁化反転に要する角度（時間）のずれΔθが分かると、この時の記録部の線速度から、記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の距離を知ることができる。本実施例では、実施例２で示した連続磁性膜の部分が不要になり、またＧＭＲヘッド１０６で位置を検出した直後に記録ヘッド１０７で記録を行なうことができるため、位置精度の向上が期待できる。なお、上述の説明では、ディスクの１周ごとに記録、信号再生、位置検出、微調整を繰り返し行なったが、１周内の部分ごとに少しずつ修正信号入力端子５０２に与える信号を変えながら、記録を繰り返し行い、その後まとめてＧＭＲヘッドによる再生、位置検出を行なってもよい。こうすれば、記録ヘッド１０７とＧＭＲヘッド１０６の距離の検出時間を短縮することが可能となる。
【００３５】
図７は記録媒体１００を上から見た模式図である。記録媒体１００は、図に示すように、基板上に配列された磁性微粒子１０２およびトラッキング情報を持つ部分６０３からなる。記録媒体１００は同心円状に複数の記録ゾーンに区切られるが、図では、簡単のために２つの記録ゾーン６０４、６０５とした。ディスクの内周に近い記録ゾーン６０５に比べ、外周に近い記録ゾーン６０４では１周当たりの磁性微粒子数が多くなっている。これによりディスクの全域に渡ってほぼ一様な線記録密度を達成できる。これに伴い、外周側の記録ゾーンではトラッキング情報を担う磁性体部分６０３の数も多くしてある。なお、６０６はディスクのバンプである。
【００３６】
実施例４は、トラッキング情報を担う磁性体部分６０３に着目して、前述したエンコーダ５０１を省略することができる。すなわち、トラッキング情報を担う磁性体部分６０３はトラック、およびセクタごとに異なる番号が割り振ってあり、その情報をＧＭＲで検出することにより、ディスク上の位置を決定することができるからである。したがって、エンコーダ５０１で得たディスク上の位置情報をトラッキング情報を担う磁性体部分６０３から得られる信号で代替することができる。
【００３７】
実施例５
図８に本発明の磁気記録装置の他の実施例を示す。この実施例は、信号を読み込むためのＧＭＲヘッド１０６、磁場を発生させるための記録ヘッド１０７、これらを保持するアーム１０５および記録媒体１００に関する構成は先に説明した実施例のどの例でも適用できる。なお、本実施例では、後述するように、磁性微粒子１０２の温度を制御するために、近接場光の照射を行うので、基板１０１および非磁性体１０３はガラスなど光学的に透明な物質であるのが良い。本実施例では、この他に、記録ビット（磁性微粒子１０２）を加熱するためのレーザー源７０７、コリメートレンズ７１０、光を導く光ファイバー７０８などから構成される。光ファイバーの先端部は金属被覆が施してあり、被覆の中心部に開いた開口部から近接場光がにじみ出ている。照射光７０９の照射位置は記録ヘッド１０７の直下に来るように調整してある。また、先の実施例と同様、ＧＭＲヘッド１０６、記録ヘッド１０７の相対的な位置は固定されており、距離は予め測定してある。
【００３８】
本実施例では、情報の再生は従来の記録装置と同様に、ＧＭＲヘッド１０６を用いて磁性微粒子１０２の磁化方向を検出することにより行なう。情報の書き込みには、書き込みを行ないたい磁性微粒子１０２の直下に照射光７０９の照射位置が来たときに、レーザー駆動装置７１２により出力を調整して照射光７０９を照射することにより書き込みに必要な温度まで磁性体を昇温し、同時に磁気コイル駆動装置１０９により記録ヘッド１０７に信号を与え、必要な外部磁場を印加する。記録を行ったビットの磁化が飽和に達するように、磁性微粒子１０２の温度が十分高いときから磁化方向が容易に反転しない温度に冷えるまで外部磁場を印加する。一つの記録ビットの書き込みが終了し、温度が十分冷えた状態で次のビットの書き込みを行なう。なお、基板１０１および非磁性体１０３はガラスなどが、光学的に透明な物質で作られているため、照射光は透過し、磁性微粒子１０２に比べレーザー光照射による昇温は小さい。また非磁性体１０３は磁性微粒子１０２に比べ熱伝導率が低いため、従来の連続膜への記録に比べ、照射された微粒子のみが選択的に加熱されやすく、他の磁性微粒子１０２へ熱が伝わりにくい。従って、特開平１０−２３３０１５のように連続膜に光と磁場の重畳による記録を行なった場合に比べ、高速な記録が可能である。なお、一般に、基板１０１として非磁性体１０３よりも熱伝導率が高い物質を用いることにより記録後の冷却が急速に行われ、より高速な記録が可能となる。また、光ファイバーに代えてソリッドイマージョンレンズ（例えばアプライド・フィジックス・レターズ６８（１９９６）１４１頁から１４３頁（Appl.Phys. Lett. 68 (1996) pp.141-143））やベリースモールアパーチャーレーザー（例えばアプライド・フィジックス・レターズ７５（１９９９）１５１５頁から１５１７頁（Appl.Phys. Lett. 75 (1999) pp.1515-1517)）など、局所加熱が可能な他の光源を用いてもよい。
【００３９】
実施例６
図８の実施例において、照射光７０９のスポット径が磁性微粒子１０２の配列の周期よりも大きかった場合でも磁場印加の周期と移動速度を調整することにより特開平８−２４９７５１に示されるようにスポット径以下の周期で記録を行なうことが可能になる。図９（ａ）−（ｃ）はそのような記録を行なった場合の磁性微粒子１０２の磁化の様子を示した模式図である。８０２が照射光７０９のスポットの大きさを示す。図では、照射光７０９のスポットに三つの磁性微粒子１０２が覆われる例を示している。黒い部分は下向きの磁化を、白い部分は上向きの磁化を表している。
【００４０】
図９（ａ）では磁性微粒子１０２はすべて下向きで同じ磁化方向を向いている。この記録媒体に光スポット８０２が照射され、同時に上向きの外部磁場が印加されると、温度の上がった微粒子の磁化のみが反転し上を向く。この例では、図９（ｂ）に示すように、光スポット８０２は磁性微粒子１０２の三つを覆うため、磁性微粒子群８０３が磁化反転している。次に、図９（ｃ）に示すように、磁性微粒子１０２の一つ分だけディスクが移動した状態で、光スポット８０２を照射し、下向きの外部磁場を印加する。この結果、磁性微粒子群８０３の内８０５のみが上向きの磁化を維持するのみで、磁性微粒子群８０４は下向きの磁化を持つ。このように、光スポットとディスクを磁性微粒子１０２の一つの大きさに対応する距離だけずれるように制御することにより、大きな光スポットでも、小さな微粒子の磁化方向を制御することが可能となる。なお、このように、２回の光照射とそれに同期した磁場変調によって情報を書き込む場合は、記録結果としてのビットの形状は特開平８−２４９７５１に示されるように三日月型になるはずであるが、本発明のように、磁性微粒子１０２が独立しているときには、この磁性微粒子１０２の形状と一致する記録となる。しかし、光スポットの形状と磁性微粒子の形状は厳密に一致する必要は無い。さらに、温度分布が比較的均一で、微粒自然体の磁化が反転するような組成や形状であれば良く、磁性微粒子１０２の形状は図９（ｄ）に示すように長方形でもよい。このように磁性微粒子の形状をトラック方向と直角方向が長い長方形状とした媒体を作製すると、ＧＭＲヘッドでの検出の信号／雑音比の大きな再生が可能になる。
【００４１】
実施例７
図１０に他の実施例を示す。本実施例は、図８で説明した、照射光７０９の照射により磁性微粒子１０２の温度を制御して書き込みを行う実施例５と本質的に同じであるが、記録ヘッド１０７を本体側に移して固定した形でコイル９０６か磁場を印加するものとするとともに、光ファイバー７０８の先端部をアーム１０５に固定するものとした点において異なる。実施例５では、照射光７０９はディスク１００の基板１０１の下から照射されていたため、基板１０１に光学的に透明な物質を使う必要があったが、本実施例ではディスク１００の上側から照射光７０９が照射されるので、このような制約は無くなる。また、照射光７０９のスポットの大きさを磁性微粒子１０２の大きさとほぼ同じ大きさにできるときは、磁場を比較的広範囲な領域に亘って一様な磁場が印加できるような大きなコイル９０６を用いて外部磁場の印加を行なうものとできる。したがって、記録ヘッド１０７のように、コイル９０６を微細加工する必要が無い。
【００４２】
なお、ＧＭＲヘッド１０６に代えて、必要な感度および分解能の得られる他の再生ヘッド１０６を用いてもよい。たとえば、トンネリング磁気抵抗効果（ＴＭＲ）、もしくはコロッサル磁気抵抗効果（ＣＭＲ）を用いたヘッドとすることができる。
【００４３】
また開口部を持つ光ファイバー７０８に代えて、ソリッドイマージョンレンズなど局所的に加熱のできる他の光学系を用いてもよい。また加熱の手段としては、光によらず、走査型トンネル顕微鏡、原子間力顕微鏡、などの探針からの通電もしくは加熱された探針を近づけることにより局所的に加熱を行なってもよい。また、記録媒体とＧＭＲヘッド７０５の相対的な移動はディスクの回転によるものではなくピエゾ素子やリニアモータなどを用いた移動機構であってもよい。また、特開平１０−２３３０１５に示されるような媒体と組み合わせて用いることにより記録の安定的な保持、書き換え容易性を確保することができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によると基板上の任意の微粒子の磁化方向を制御することができる。従って微粒子の磁化の向きを情報の単位として用いることにより、本発明は情報の記録に有効な記録媒体、記録装置および記録方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の磁気記録装置の一例を示す図であり、（ａ）は磁気記録装置の概略を示す平面図、（ｂ）は記録部と記録媒体の一部を拡大して示す断面図。
【図２】本発明の対象とする記録媒体による信号と従来の磁性連続膜による信号との差異を示す模式図。
【図３】本発明の実施例２が適用できるディスクの平面図を示す模式図。
【図４】（ａ）は、実施例３の記録媒体を上から見た状態での面内異方性を有する微粒子の配列の一部を示す模式図、（ｂ）はそのビット列をＧＭＲヘッドで再生したときの信号波形を示す模式図。
【図５】（ａ）は本発明の実施例４の概略を示す平面図、（ｂ）は記録部と記録媒体の一部を拡大して示す断面図。
【図６】（ａ）は、図５に示す実施例４のＧＭＲヘッドの検出信号を示す図、（ｂ）はＧＭＲヘッドが磁性微粒子を検出した軸位置（時点）から磁性微粒子の磁化反転を行なう迄の軸位置（時間）のずれΔθを示す図。
【図７】本発明の実施例４が適用できるディスクの他の実施例の平面図を示す模式図。
【図８】本発明の磁気記録装置の実施例５の構成を示すブロック図。
【図９】（ａ）−（ｄ）は、図８に示す実施例５の光スポットの大きさが磁性微粒子より大きい場合でも記録が正常に行えることを説明する概念図。
【図１０】本発明の磁気記録装置の実施例６の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１００：記録媒体、１０１：基板、１０２：磁性微粒子、１０３：非磁性体、１０４：保護膜、１０５：アーム、１０６：ＧＭＲヘッド、１０７：記録ヘッド、１０８：磁性微粒子位置検出装置、１０９：磁気コイル駆動装置、１１０：移動機構、２０１：磁性微粒子、２０２：非磁性体、２０４：連磁性続膜中の記録ビット、３０１：磁性微粒子配列領域、３０２：磁性連続膜領域、３０３，６０６：バンプ、４０１：面内異方性を有する磁性微粒子、５０１：エンコーダ、５０２：修正信号入力端子、６０３：トラッキング情報を持つ部分、６０４：記録ゾーン、６０５：記録ゾーン、７０７：レーザー源、７０８：光ファイバー、７０９：照射光、７１０：レンズ、８０２：光スポット、８０３：磁化反転した微粒子群、８０４：磁化反転した微粒子群、８０５：磁化反転した微粒子、９０６：コイル。

Claims (12)

1. 孤立した磁性微粒子を配列させた記録媒体、前記磁性微粒子の磁化状態を検出するための再生ヘッド、前記磁性微粒子の磁化を反転させるための記録ヘッド、前記再生ヘッドおよび前記記録ヘッドを保持するアーム、および該アームに保持された前記再生ヘッドおよび前記記録ヘッドに対して前記記録媒体を相対的に回転移動させる手段を備える磁気記録装置であって、前記再生ヘッドの特定の磁性微粒子の存在を検出した信号と、前記再生ヘッドと記録ヘッドの相対的な位置関係と、前記記録媒体と前記再生ヘッドとの相対速度とから決定されるタイミングで前記特定の磁性粒子に前記記録ヘッドによる磁化を行うことを特徴とする磁気記録装置。
2. 前記記録媒体の一部に連続した記録面を備え、該記録面の前記磁性微粒子の磁化を反転させるための記録ヘッドによる磁化を前記再生ヘッドによって検出して得られるデータと前記記録媒体と前記再生ヘッドとの相対速度データとから、前記再生ヘッドと記録ヘッドの相対的な位置関係を決定する請求項１記載の記録装置。
3. 前記記録媒体を回転させるモータ、該モータの回転軸の角度を検出する手段を備え、記録ヘッドによる磁化操作を前記角度に対して回転角をわずかずつ変更しながら行わせるとともにその結果を評価して、前記再生ヘッドと記録ヘッドの相対的な位置関係を決定する請求項１記載の記録装置。
4. 前記記録媒体はその記録面側にトラッキング情報を持つ部分を有し、前記記録媒体を回転させるモータの回転軸の軸位置を検出する手段のデータに代えて、前記記録媒体のトラッキング情報を使用する請求項３記載の記録装置。
5. 前記記録媒体の磁性微粒子が垂直異方性または面内異方性を持つ請求項１ないし４のいずれか一つに記載した磁気記録装置。
6. 前記記録ヘッドが、前記記録媒体の孤立した磁性微粒子に作用する磁化信号と磁性微粒子の温度を制御するための光スポットを与えるものである請求項１ないし５のいずれか一つに記載した磁気記録装置。
7. 前記磁化信号を与える手段および光スポットを与える手段のいずれかが前記アームに保持され、他の一つは本体に保持される請求項６記載の磁気記録装置。
8. 前記磁性微粒子の温度を制御するための光スポットの大きさが孤立した磁性微粒子の複数個を覆う大きさであるとともに、書き込みが磁性微粒子の大きさに対応する距離だけスポットを移動させながら行なわれるものである請求項１ないし７のいずれか一つに記載した磁気記録装置。
9. 前記磁性微粒子の温度を制御するための光スポットに代えて先端の鋭く尖った探針から局所的に加熱を行なうものである請求項１ないし８のいずれか一つに記載した磁気記録装置。
10. 前記記録媒体の基板および磁性体周囲の非磁性体が光学的に透明な物質である請求項６ないし９のいずれか一つに記載の磁気記録装置。
11. 前記磁性微粒子の周囲の非磁性体が該微粒子よりも熱伝導率の低い物質である請求項６ないし９のいずれか一つに記載の磁気記録装置。
12. 前記磁性微粒子の形状をトラック方向と直角方向が長い長方形状とした請求項６ないし９のいずれか一つに記載の磁気記録装置。

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