JPH03181016A - 垂直磁気記録媒体及び垂直磁気記録装置 - Google Patents

垂直磁気記録媒体及び垂直磁気記録装置

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JPH03181016A
JPH03181016A JP31765089A JP31765089A JPH03181016A JP H03181016 A JPH03181016 A JP H03181016A JP 31765089 A JP31765089 A JP 31765089A JP 31765089 A JP31765089 A JP 31765089A JP H03181016 A JPH03181016 A JP H03181016A
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magnetic
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recording
magnetic recording
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JP31765089A
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English (en)
Inventor
Hiroji Kawakami
寛児 川上
Sukeo Saito
斎藤 翼生
Masayuki Takagi
政幸 高木
Takayoshi Otsu
孝佳 大津
Fumio Kugiya
文雄 釘屋
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、垂直磁気記録媒体及びこの記録媒体を用いる
磁気記録装置に係り、特に、高周波数の情報信号の記録
に適した垂直磁気記録媒体及び該記録媒体を用いる垂直
磁気記録装置に関する。
[従来の技術] 垂直磁気記録は従来用いられている面内長手記録と比較
して、記録媒体の移動方向の単位長さ当たりに記録でき
る情報量を著しく増大できる特徴を持つため、実用化を
目指して、広く研究されている。垂直記録は記録媒体を
主磁極と副磁極ではさむ方式と、高透磁率膜の上に垂直
記録膜(強い垂直異方性を持つ高保磁力磁性膜)を積層
した複合記録媒体を用い、垂直記録膜の表面側の片側か
ら情報を記録する方式がある。これらの方式は、いずれ
も1例えば、「ジャーナル・オブ・ザ・マグネティック
ス・ソサイエテイ・オブ・ジャパン。
13巻、サブレメント、81号、1989年」313−
317ページ(J ournal of the Ma
gn−etics 5ociety of J apa
n、vol、 13 、 Suppleme−nt、N
o、5l(1989)、pp313 317)に開示さ
れている。後者の方式は前者に比べて構成が簡便である
だけでなく、記録媒体を保持する基体の厚みによる制限
を受けないため主流となりつつある。
[発明が解決しようとする課題] これまでは、主に、情報の転送速度が遅いフレキシブル
ディスクを対象に研究が進められてきたため、記録速度
の問題が軽視されていた。
一方では、計算機の演算速度の向上、ディジタル画像情
報記録の出現などにより、垂直磁気記録においても情報
転送速度の向上が必要と威りつつある。
ところが、垂直記録は磁性材料からなる垂直記録媒体の
表面にたいして垂直に磁束を印加するものであり、高速
度で変化する磁束を与えると膜面内に強い渦電流が発生
する。このために10 M Hz(20Mbits/秒
)以上、特に18MI(z (36M、I(z/秒)以
上の周波数では記録が困難となるli!象が生ずる。従
って、ビデオ情報の記録や、媒体の移動速度が早い磁気
ディスク記憶装置への適用が困難であることが明らかと
なった。
上記の現象を以下に詳しく説明する。渦電流は下記の様
な現象である。
導電性磁性材料に磁界を印加すると、該磁性材料に誘導
される磁束の時間的な変化によって磁束を取り巻く方向
の起電力が生ずる。この起電力により、磁束の時間変化
を妨げる方向の電流が流れる。この電流は磁束を取り巻
くように流れるため、渦電流と呼ばれている。
この渦電流は磁束の侵入を妨げる向きに作用するため、
該磁性材料に与えられた磁界の変化に対する該材料内の
磁束の応答に遅れを生ずる。また、同じ原因により、磁
界の分布を一時的に鈍化させる働きをする。
交互に向きを変える周期的な磁界が印加された場合、こ
の周期が短くなると磁束が十分応答する以前に磁界の向
きが反転するため、磁界の変化振幅が低下する。すなわ
ち、磁界周期の短縮(周波数の増大)により、見かけ上
の透磁率が低下する現象が生ずる。
即ち、渦電流は主に次の3点で悪影響を与える。
(a)磁界に対する磁束の時間的な応答の遅れ、(b)
−時的な磁界分布の鈍化、(c)交番磁界に対する磁束
変化振幅の低下。
実際のディジタル磁気記録装置では、極性が反転するパ
ルス磁界が与えられる。この状況を模式的に表わした結
果を第5図に示す、(a)は磁気ヘッドが記録媒体に与
える磁界の時間変化、(b)は記録媒体内部に生ずる渦
電流の時間変化、(C)は(a)が(b)の影響を受け
た結果として生ずる記録媒体内磁界の時間変化を示した
ものである。
第5図(a)および(C)で、aからfおよびa′〜f
′は、それぞれのパルスに付した符号である。
以下では議論の便宜上、各々のパルスが零をよぎる時点
を基準にしてパルス幅および遅れを定義する。
パルスbとCの幅は各々50nsであり、dとeの11
25 n sの2倍の例を示した。
パルスbとb′を比較すると全体に十数nsの遅れが生
ずると共にパルスの立上り時間が約20nsから約30
nsに増加している(すなわち、上記(a)の影響が発
生する。)。記録媒体が一定の速度で移動しているので
、上記現象のため、記録媒体内磁界の空間的な分布も広
がることを意味する(すなわち、上記(b)の影響が生
じる。)、パルスc−d、 d−e、 e−fの境界で
は渦電流が消滅する以前に次の事象が開始されるため1
前後の渦電流が干渉し合ってそのピーク値が低下する。
したがって、記録媒体内の磁界は渦電流の影響がわずか
に低下する。そのためc−d間とd−e間の遅れ時間が
わずかに減少するので、C′のパルス幅が数ns短かく
なる。
記録媒体内の磁界はdの磁界に十分応答する以前にパル
スeの変化が始まるため、パルスd′は振幅が小さくな
る。パルスe′はパルスd′の振幅が小さいため磁界を
反転させるのに必要なエネルギーが小さくて良い。従っ
て、パルスe′の振幅はパルスd′のそれに比べてやや
大きくなるもののb′、C′のそれに比べれば小さい。
このように、上記(C)の影響が生じる。
垂直記録膜では、膜の厚み方向の磁束B対磁界H特性(
以下B−H特性と略す)は角形、すなわち大きなヒステ
リシスを示す。従って、該膜の磁化の向きと逆向きの外
部磁界をゆるやかに増して行くときでも、該磁界が補集
磁力を越えるときに該膜内部の磁化は急速に反転し、該
膜内の磁束密度が急変する。しかし、現在実用化が期待
されているコバルト・クローム(co−Cr)等、多く
の垂直記録材料は導電性材料であるため、上述した強い
渦電流が発生する。
一方、垂直記録は、記録媒体をほぼ一定の速度で移動せ
しめ、磁気ヘッドが与える磁界によって記録媒体上に磁
化の反転パターンを形成する。アナログ情報及びディジ
タル情報を該情報に対応した時間間隔を持つパルス列に
変換した後、該パルス列に対応した交番磁界を磁気ヘッ
ドによって磁気記録媒体に与える6記録媒体は一定の速
度で移動しているため、パルス列の時間間隔は記録媒体
上では磁化反転の空間間隔の形に変換され、保持される
。記録媒体に保持された情報は、記録媒体を一定の速度
で移動させつつ、周知の磁化反転位置検出手段によって
、再び時間間隔に変換され、情報が再生される。仮に、
情報パルス列の時間間隔と磁化反転の空間間隔の対応性
が劣化すると、再生された情報に、歪あるいは誤りが生
ずる。
従って、情報の記録過程に起因する情報再生における歪
あるいは誤りの発生を防止するためには、(1)磁気ヘ
ッド磁界に対する記録媒体磁化反転の時間的遅れ、およ
び(2)磁界の極性が反転した時点における磁極片(磁
気ヘッド)の位置と記録媒体の磁化が反転した位置との
空間的なずれを小さくすること、さらに(3)磁気ヘッ
ド磁界により、記録媒体の内部に、該媒体の磁化を反転
せしめるに足る十分な強さの磁束を誘起させることが必
要である。
上記3項目を達成するためには少なくとも、渦電流を小
さくする必要が有ることはこれまでの説明によって明ら
かである。
垂直記録膜として、電気絶縁性の材料、例えばバリュー
ムを含むフェライトを用いても渦電流の発生を一応防止
することはできる。しかし、かがる材料はスパッタリン
グなどの手法による膜の成長速度が小さく、量産性が低
いなど実用上大きな制約を持つ。従って、先記の導電性
垂直記録材料に対する渦電流防止方法の採用が必要であ
る。
なお、従来「ディスクリート磁気トラック」と称して、
内内磁化型の磁気記録方式において、1つ1つの磁気ト
ラックを相互に磁気的に分離することにより、磁気ヘッ
ドのトラッキングずれによる記録再生レベル変動をなく
するものは知られている(ディスクリート磁気トラック
について、例えば、「アイ・イー・イー・イー・トラン
ザクションズ・オン・マグネティックス、マグ23巻。
5号、1987年9月J 3690−3692ページ、
及び、「アイ・イー・イー・イー・トランザクションズ
・オン・マグネティックス、24巻、6号、1988年
11月J 2832−2834ページ、(I E E 
E Transactions on Magneti
cs。
Vol、Mag−23,No、5,5ept、1987
.p p3690−3692.及び、IEEE Tra
nsactions on Magnet−ics、V
o 1.24.No、6.Nov、1988゜pp28
32−2834)参照。)。しかし、もともと、面内磁
化型では、金属磁性膜を用いた場合でも渦電流は殆んど
発生することはない。このように、従来、垂直磁化型に
特有の渦電流発生の問題について考慮されたものはない
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を除き
、垂直磁気記録媒体における記録媒体面内に発生する渦
電流を軽減することにより、記録磁界に対する磁束の応
答の遅れや磁界分布の鈍化、磁束変化振幅の低下を防止
し、もって高周波の情報信号の記録特性を向上すること
にある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の垂直磁化型磁気記録
媒体は、基体と、その表面上に形成された垂直磁化のた
めの金属磁性膜とを有し、この金属磁性膜が、情報記録
トラックを横切る方向に関して所要間隔でもって電気的
にストリップ状に分離された構成としたことを特徴とす
る。
磁気記録媒体の形状は、平面円板状(ディスク状)また
は平面帯状(テープ状)のいずれでもよく、円板状の場
合、トラックは同心円状または渦巻き状のいずれでもよ
い、電気的な分離は、ディスクでは直径方向に対して行
なわれ、テープでは幅方向(トラック幅方向)に対して
行なわれる。
電気的な分離を行なう間隔(ピッチ)は、情報トラック
の配列ピッチと同一とするか、または情報トラックピッ
チの整数分の1とするのを可とするが、整数分の1以外
の場合であってもよい。また、トラックピッチよりも若
干大きくても(例えば、トラックピッチの2倍の間隔毎
)よい。
金属磁性膜は、上記従来技術で述べた一層型、二層型の
いずれにも適用でき、二層型の場合、垂直記録膜と高透
磁率膜の両者に対して電気的分離を行なうようにする。
基体が絶縁体のときはその上に直接金属磁性膜をストリ
ップ状に分離して施せばよく、また、基体が金属導電体
のときは、該基体上に絶縁膜を形成した上に金属磁性膜
を施すことによって、電気的分離を行なうことができる
[作用] 上記構成に基づく作用を説明する。
磁気ヘッドが磁気記録媒体に磁界を与える作用をなす部
分は一般に磁極と呼ばれる。
従来の電気的な分離を施してない垂直磁化型金属磁性膜
記録媒体の場合、該磁極は垂直記録磁性膜の膜面に対し
て直角に磁界を与えるため、記録媒体内部の磁束が急激
に変化する際に生じる起電力によって、該膜の面内に該
磁性を取り巻くように渦電流が発生する。(従来の面内
磁化型では、磁界が磁性膜の膜面に平行であるため、渦
電流はほとんど発生しない。) このとき、磁性膜の幅が磁極の幅に比べて無制限に広い
場合には渦電流が流れる範囲が広がっており、渦電流の
総量が増加する。
これに対し、本発明のように、金属磁性膜をトラック幅
方向に電気的に絶縁するとこにより、渦電流の総量が低
下する。特に、金属磁性膜の幅を磁極の幅と同等とする
かもしくはそれよりも狭くなし、それぞれの膜(ストリ
ップ)を隣接する膜(ストリップ)と電気的に遮断すれ
ば、渦電流の流路が遮断され、渦電流の発生を防止する
ことができる。
この結果、垂直磁性記録膜に対する。情報記録速度(記
録周波数)を著しく改善することができる。
[実施例] 以下に、本発明の実施例を図面により説明する。
第1図は、上記渦電流防止手段を施した実際の垂直記録
媒体の一実施例の斜視図である。
第1図において、1は金属磁性膜からなる垂直記@膜で
あり、厚さは通常0.1〜2μm程度、材料はco−C
r(コバルト・クローム)、CO・N1−Cr(コバル
ト・ニッケル・クローム)あるいは1例えば10− ”
10− ’To r r程度の微量の酸素を含む真空条
件でスパッタリングした金属コバルトなどが適用される
該垂直記録11i1の下には一方向からの記録を達成す
るために、例えば、該垂直記録WA1と同程度の厚みを
もつ金属の高透磁率膜2が設けられている。該高透磁率
膜2は、例えばニッケルと鉄を主成分とするパーマロイ
合金、鉄・アルミニューム・珪素を主成分とするセンダ
スト合金、コバルトとニオブあるいはタンタル及びジル
コニュームを主成分とする非結晶質合金、等、10ない
し100O程度の透磁率を示す材料を0.1ないし2μ
m堆積したものである。3は渦電流の流路を基体4に対
して遮断する目的で設けた電気絶縁材料の膜である。詠
基体4が例えばガラスあるいは有機樹脂フィルムなどの
電気絶縁材料の場合には該絶縁膜3は不要である。第1
図では該垂直記録膜1.高透磁率膜2、及び、絶縁膜3
が情報が記録される幅、すなわち情報トラック@Twと
等しい例を示している。又、一定面積雪たりに記録でき
る情報量を増すために、かかる帯状の記録媒体を基体4
上に複数本設けた例を示している。該図では、絶縁膜3
も記録媒体1と同じ幅で切断した例を示しているが、該
絶縁膜3は連続した状態であっても同じ効果が期待出来
ることは明らかである。
上記垂直記録膜l及び高透磁率膜2から成る記録媒体を
基体4ごと、例えば第1図矢印に示す方向に移動せしめ
つつ、記録ヘッドの磁極片5の電気巻16に、情報に応
じた時間間隔で極性が変化する電流を与え、磁極片5の
先端に、該記録膜1の保磁力よりも十分大きな磁界を発
生させるものとする。
磁極片5は記録媒体の移動方向に関して厚みを十分に小
さく成して鋭い分布の磁界を発生せしめる。また、磁極
片5の幅は垂直記録膜1の幅と同等もしくはわずかに広
くなし、垂直記録膜1の幅全てに情報を記録できるもの
とする。僅かに広くした場合は、若干磁気ヘッドのトラ
ッキングずれがあっても、記録トラック幅を一定とする
ことができる。
この時に、先記のごとく、記録媒体1の内部に強い渦電
流が発生すると記録動作が不完全になる。
記録時の動作を第1図の一部を拡大して示した第2図に
より、更に詳しく説明する。
第2図において、5は磁気ヘッドの磁極片を示す。図示
しない電気巻線によって該5が励磁されると、磁束11
は磁極の先端から垂直記録膜1に入り、高透磁率膜2を
拡散して再び垂直記録膜1、空間を通じて磁極片5に戻
る。磁束11が急速に変化すると垂直記録膜1と高透磁
率膜2の内部に、磁束11と直角の方向の起電力12が
発生する。
仮りに、垂直記録膜1及び高透磁率膜2が磁極片5の幅
よりも充分に広い場合には、起電力12によって、13
に示すごとき渦電流が発生する。
また、垂直記録膜1及び高透磁率膜2の幅が狭い場合で
あっても、基体4が導電性材料から成り、電気絶a膜3
が用意されていない場合、起電力12により、基体4内
部に渦電流が発生する。
しかし、第2図に示すごとく、垂直記@膜1及び高透磁
率膜2が磁極5の幅と同等もしくは狭く、かつ、電気絶
縁膜3により基体4に対して絶縁されている場合には流
路が遮断されているため、渦電流13が発生しない。
また、磁極5の幅が膜1と2の幅に比べわずかに狭い場
合は渦電流の流路が狭く、その電気抵抗が高いため渦電
流の総量は小さくなる。
第1図及び第2図は1情報トラック分の記録媒体が完全
に電気的に分離されている例を説明した。
この例は、円板状の基体4にたいして情報トラックが同
心円状に形成されている場合、及び、帯状基体の幅方向
に情報トラックが分離されている場合に相当する。
円板状の記録媒体に、連続する大量の情報を記録するた
めに、渦巻き状の情報トラックを形成する場合がある。
この時、各々の情報トラックは隣接するものと円板の一
周の長さを隔てて電気的に接続されている。この場合で
も、各々の記録媒体1は渦電流の広がり寸法の範囲内で
は互いに1mされているので、情報トラックが同心円状
に分離されているものと同様の効果が得られる。
これまでの説明によって明らかなごとく、第1図あるい
は第2図に示すごとき記録媒体の形状と磁気ヘッドの磁
極幅の関係を満たすとき、渦電流の発生を著しく軽減出
来、従って情報を高速に書き込めることが判る。
電気的分離部8(第1図参照)の幅、すなわち分離溝幅
は、該分離部のピッチ即ちトラックピンチの10〜15
%程度(トラックピッチの90〜85%がトラック幅T
w)とする。これ以上分離18の幅を広くすると、実質
的なトラック@T wが減少する。
第1図では、分離部8のピッチ(間隔)を情報トラック
の配列ピッチと同一としたが、トラック配列ピッチの整
数部の1毎に分離部8を設けることもできる。
以下に、本実施例による特性効果をより具体的に説明す
る。第4図は下地膜として使用される厚さ0.5μmの
パーマロイ膜の周波数特性を示したものである。かかる
特性は磁気ヘッドの磁気ギャップにパーマロイ膜を密着
させた場合と十分に離した場合の該磁気ヘッドのインダ
クタンスの変化から求めることが出来る。
第4図から明らかなごとく、本実施例により磁気ヘッド
のコア幅と同程度の幅に分離した膜は、従来の、幅が広
い膜に比べて透磁率の周波数依存性が著しく改善されて
いることがわかる。但し。
低周波の透磁率は後者に比べ前者が60%程度と小さく
なるが、これは磁区構造の乱れによると考えられる。
本発明者らの実験結果によれば、垂直記録媒体下地膜は
200以上の透磁率が必要である。第4図から明らかな
如く、従来の、幅が広いパーマロイ膜では16MHz以
上で透磁率が200以下となり、従って、従来の垂直記
録膜は16MHz以上では使用出来ないことが明らかで
ある。この周波数はMFM(ModiHed Freq
uency Mo−dutation)符号では32M
bit/秒すなわち4Mバイト/秒、Run L en
gth L 1m1ted符号の〜種である2to7符
号による変調方式では48Mbit/秒すなわち6Mバ
イト/秒に相当し、この情報転送速度が従来方式の上限
になる。
これに対して、本発明の実施例を適用した場合は50M
Hzでも300以上の透磁率を示す。従って本発明を適
用することにより少なくとも18Mバイト/秒まで情報
転送速度を高め得ることができる。
上記説明から明らかなごとく、6Mバイト/秒以上の速
さで情報を記録すべき垂直記録技術応用の記録装置では
情報トラックの分離が不可欠である。
次に、かかる形状の記録媒体を作成する方法の1実施例
を第3図によって、以下に説明する。
第3図(a)は本発明の装置に用いる記録媒体を製造す
る第1の工程である。電気絶縁膜3を形成した基体4の
表面にホトレジスト20を、後に堆積される膜の厚さの
合計よりも少なくとも厚く塗布する。
次いで、周知の手法により、ホトレジスト膜20を成形
し、同図(b)に示すごとき被着防止部材21を造る。
次の段階で、同図(C)に示すごとく、膜2を構成する
高透磁率材料、膜1を構成する垂直記録材料、膜1及び
2の表面を保護する部材22の材料を、真空蒸着法、イ
オンビームスパッタリング法やどの蒸発原子の飛行方向
の分散がすくない真空中薄膜形成技術を用いて、同一真
空工程で順次堆積せしめる。膜l、および膜2の材料は
先に述べたものから選ぶものであり、それぞれの厚みは
0.1〜2μm程度である。
膜1の膜上に、保護膜22を0.05μm程度堆積させ
る。保護膜22は、垂直記録膜1と磁気ヘッドの衝突に
対する機械的な保護のみでなく、腐食などに対して垂直
記録膜1を化学的に保護する機能を要求されるため、炭
素、酸化珪素などの材料が使用される。これらの膜を上
記の如き手法で堆積せしめると、膜被着防止部材21の
側壁に付着する量を少なく出来る。従って、該防止部材
21を周知の有機溶媒に浸漬・溶解せしめると、その上
に堆積された膜は防止部材21と共に除去され、第3図
(d)に示す最終形状が得られる。
[発明の効果] 以上詳しく説明したように、本発明によれば、垂直磁気
記録媒体の金属磁性膜を、情報記録トラックを横切る方
向に関して所要間隔で電気的に分離するように構成した
ので、該記録媒体の金属磁性膜における渦電流の発生が
防止され、その結果、情報信号の記録周波数(情報転送
速度)を著しく高めることができるという効果を奏する
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の垂直磁気記録媒体の一実施例の斜視図
、第2図は第1図の動作を説明するための斜視図、第3
図は本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法の一例を示す
断面図、第4図は垂直磁気記録媒体の周波数特性の説明
図、第5図は磁気記録媒体に生じる渦流の影響を説明す
るための図である。 1・・・・・・磁性膜(垂直記録膜)、2・・・・・・
磁性膜(高透磁率膜)、3・・・・・・電気絶縁膜、4
・・・・・・基体、5・・・・・・磁気ヘッドの磁極片
、6・・・・・・磁気ヘッドの電気巻線、8・・・・・
・電気的分離部(溝)、11・・・・・書き込み磁束、
12・・・・・・磁束11による起電力、13・・・・
・渦電流、20・・・・・・ホトレジスト、21・・・
・膜被着防止部材、22・・・・・・保護膜。 1・・・妥這1こ金1櫻 2・・・高A庵キ朕 3・・・電気杷縁廖 4・・・基 体 5・・・社1亙八ッドの辰U台序 6・・・塞龜気八ッl−′の弔ン社巻を泉第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、基体と、該基体の表面に形成された垂直磁化のため
    の金属磁性膜を有する垂直磁気記録媒体において、前記
    金属磁性膜が情報記録トラックを横切る方向に所要間隔
    で電気的に分離されていることを特徴とする垂直磁気記
    録媒体。 2、前記所要間隔が前記情報記録トラックの配列ピッチ
    と同一もしくは該ピッチの整数分の1のピッチに設定さ
    れていることを特徴とする請求項1記載の垂直磁気記録
    媒体。 3、前記垂直磁気記録媒体の形状は円板状で、前記金属
    磁性膜は、前記情報記録トラックの配列形状に合せて同
    心円状または渦巻状となるように電気的に分離されてい
    ることを特徴とする請求項1または2記載の垂直磁気記
    録媒体。 4、前記垂直磁気記録媒体の形状は帯状で、前記金属磁
    性膜は、前記情報記録トラックの配列形状に合致する形
    状となるように電気的に分離されていることを特徴とす
    る請求項1または2記載の垂直磁気記録媒体。 5、前記基体が導電性材料からなるとき、前記基体と前
    記金属磁性膜の間を絶縁性膜によつて電気的に分離する
    ように構成したことを特徴とする請求項1ないし4のい
    ずれか1記載の垂直磁気記録媒体。 6、前記垂直磁気記録媒体を用い、16MHzを越える
    周波数の情報信号を記録するように構成したことを特徴
    とする請求項1ないし5のいずれか1記載の垂直磁気記
    録媒体を用いる垂直磁気記録装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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