JPH06318302A - 磁気記録再生装置 - Google Patents
磁気記録再生装置Info
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Abstract
をなくすことができ、しかもサイドフリンジ磁界により
隣接トラック上の信号を消去してしまうこともない磁気
記録再生装置を提供する。 【構成】磁気記録媒体に対して所定トラックピッチの記
録トラックに沿って信号を記録するための記録ヘッド
と、記録された信号を再生するための再生ヘッドを有す
る磁気記録再生装置において、記録ヘッドの記録トラッ
ク幅Twと再生ヘッドの再生幅Trの関係がTr>Tw
であり、さらに記録ヘッドのギャップ長をg[μm]、
記録トラック幅をTw[μm]、トラックピッチをTp
[μm]、記録媒体の保磁力をHc[Oe]とした時、
g<(1500/Hc−Hc /4000π+0.3)/(Hc/400π−1/
2)、且つg≧(1500/Hc−Hc /4000π+0.3 −Tp+
Tw)/(Hc/400π−1/2)なる条件を満たすことによっ
て記録トラック相互間にイレーズ領域が形成されること
を特徴とする。
Description
どの磁気記録再生装置に係り、特に記録・再生ヘッドを
分離したヘッド構成を用いた高密度記録に適する磁気記
録再生装置に関する。
録再生装置は、コンピュータ分野においてランダムアク
セス可能な大容量の外部記憶装置として利用が盛んであ
る。そして、利用の拡大に伴い、記憶容量の大容量化お
よび高記録密度化に対する要求がますます高まってい
る。そこで、そのような要求に応えるべく多方面から研
究開発がなされている。
性基板上に磁性層を設けてなる磁気ディスク複数枚が一
本の回転軸に積み重ねて取り付けられ、記録再生用のヘ
ッドはアームに取り付けられて各ディスク面上に配置さ
れ、アームはアクチュエータにより動かされてヘッドの
位置決めを行なうようにした構造のものが知られてい
る。このような構造のハードディスク装置によって情報
の記録再生を行なう際、ヘッドは高速で回転するディス
ク面には直接接触せず、わずかに浮上した状態でディス
ク面の所望の位置にアクセスするように配置されてい
る。そして、ディスク面の同心円状のトラックに沿って
ヘッドによって信号が記録され、あるいは記録された信
号の再生が行われる。
容量の大容量化の要求に応えるためには、たとえばディ
スクの線記録密度、すなわちトラック長さ方向の密度、
を高めることにより記録密度を向上させたり、あるいは
トラック幅を狭めてトラック密度を高めることにより記
録密度を向上させようとする試みなどが、これまでにな
されている。近年、さらに記録密度を高めるため、ヘッ
ドを極端に低浮上させたり、あるいは記録媒体にほぼ接
触させて信号を記録再生する接触記録の研究開発も勢力
的に行なわれている。
に垂直磁気記録方式が提案された。この記録方式による
と、従来からの面内方向に異方性を持たせた面内磁気記
録方式に比べ、磁化転移部分での減磁界が原理上非常に
小さくなり、磁化転移幅が狭く高密度に記録することが
可能となる。また、この方式は短冊状の軟磁性薄膜を用
いた垂直磁気記録ヘッドによって、より垂直な方向の記
録磁界が得られ、高密度化に有効であることが知られて
いる。さらに、記録および再生効率を上げて、より急峻
な磁化転移を形成するために、垂直異方性層の下に軟磁
性裏打ち層を設けたいわゆる垂直2層膜媒体も提案さ
れ、開発が進められている。この媒体ではヘッドと軟磁
性裏打ち層との磁気的な相互作用によりヘッド先端の減
磁界を減らし、より大きな発生磁界を得ることができ
る。再生時は、同様にヘッド先端での減磁界が小さいた
めに、実効透磁率が大きくなり、媒体からの磁束が効率
よくヘッドに集束され、大きな信号を得ることができ
る。
気抵抗効果を利用したMRヘッドなどの能動型ヘッドの
開発も盛んに行われている。MRヘッドは、パーマロイ
などの軟磁性体の電気抵抗が外部磁界により変化する性
質を使い、記録媒体からの磁束を電気信号に変換するヘ
ッドである。このヘッドはMR素子の電気抵抗の変化を
電圧変化に変換して再生を行うため、その再生感度は軟
磁性体に流すセンス電流の大きさに比例する。従って、
ヘッド・媒体間の相対速度が小さい場合でも大きな出力
が得られるため、線記録密度を上げることができる。ま
た、下記の文献1〜5に示されているように、MRヘッ
ドの大きな出力を生かして、トラック幅を狭くし、最大
17000TPI(track per inches)までトラック密
度を高めることが可能となっている。
s, Vol.26, No.5,1689-1693 (1990);C.Tsang, M.Chen,
T.Yogi and K.Ju,"Gigabit Density Recording Using D
ual-element MR/Inductive Heads on Thin Film Disks" 文献2:IEEE Transactions on Magnetics, Vol.26, N
o.5,2169-2171 (1990);R.Jensen, J.Mortelmans and R.
Hauswitzer,"Demonstration of 500 Megabitsper Squar
e Inch with Digital Magnetic Recording" 文献3:IEEE Transactions on Magnetics, Vol.26, N
o.5,2271-2276 (1990);T.Howell, D.McCown, T.Diola,
Y.Tang, K.Hense and R.Gee,"Error Rate Per-formance
of Experimental Gigabit per Square Inch Recording
Components" 文献4:IEEE Transactions on Magnetics, Vol.27, N
o.6,4678-4683 (1992);H.Takano, H.Futamoto, M.Suzuk
i, K.Shiiki and M.Kitada,"Submicron-Trackwidth Ind
uctive/MR Composite Head" 文献5:IEEE Transactions on Magnetics, Vol.27, N
o.6,5280-5285 (1992);M.Futamoto, F.Kugiya, M.Suzuk
i, H.Takano, Y.Matsuda, N.Inaba, Y.Miyamura, K.Aka
gi, T.Nakao, H.Sawaguchi, H.Fukuoka, T.Munemoto an
d T.Takagaki,"Investigation of 2Gb/in2 Magnetic Re
cording at a Track Density of 17kTPI" 。
の磁気記録再生装置においては、トラックに対するヘッ
ドの位置決め誤差、つまりトラックずれが存在する場合
に、記録時のトラックずれによって古い記録信号磁化が
残ってしまう、いわゆる消し残し現象が生じる。従っ
て、記録された信号を再生する場合には、再生時のトラ
ックずれによって、再生すべき信号の他に、消し残した
信号をノイズとして再生してしまい、信号対ノイズ比
(SNR)を低下させてしまう問題があった。
その影響を低減する技術として、次に挙げる方法が知ら
れている。
ラックの外側に漏れる磁界(サイドフリンジ磁界とい
う)による消去作用を利用して、記録トラックの両側端
に実質的に有効な信号が存在しない無信号領域(このよ
うにして形成される無信号領域をイレーズ領域という)
を設け、消し残しを小さくする方法である。しかし、ト
ラックピッチを小さくしてトラック密度を高めた場合に
は、サイドフリンジ磁界によって隣接トラック上の信号
を大きく消去してしまうという問題があった。
ッドによる再生幅Trを記録ヘッドによる記録トラック
幅Twをより狭くすることで、斜線で示される消し残し
をできるだけ再生しないようにする方法である。しか
し、この方法は消し残しによるノイズは減少するが、再
生トラック幅が小さくなることにより再生出力が低下す
るため、SNRを十分に高めることができない。
するためになされたもので、記録ヘッドの位置決め誤差
に起因する消し残しをなくすことができ、しかもサイド
フリンジ磁界により隣接トラック上の信号を消去してし
まうことがなく、さらに大きな再生出力が得られる磁気
記録再生装置を提供することを目的とする。
め、本発明は磁気記録媒体に対して所定トラックピッチ
の記録トラックに沿って信号を記録するための記録ヘッ
ドと、該磁気記録媒体に記録された信号を再生するため
の再生ヘッドとを有する磁気記録装置において、記録ヘ
ッドによる記録トラック幅をTw、再生ヘッドによる再
生幅をTrとしたとき、Tr>Twであり、さらに磁気
記録媒体の記録トラック相互間に、実質的に信号が存在
しない無信号領域が形成されるように構成されることを
基本的な特徴とする。
明はトラックピッチをTpとし、さらにTp−Tw=2
a、Tp−Tr=2bとしたとき、a>b且つTr<T
p+2aなる条件を満たすことを特徴とする。
が磁気ギャップを有するリング型記録ヘッドの場合、磁
気ギャップのギャップ長をg[μm]、記録トラック幅
方向における記録トラック幅をTw[μm]、トラック
ピッチをTp[μm]、磁気記録媒体の保磁力をHc
[Oe]としたとき、 g<(1500/Hc−Hc /4000π+0.3)/(Hc/400π−1/
2) 且つ g≧(1500/Hc−Hc /4000π+0.3 −Tp+Tw)/
(Hc/400π−1/2) なる条件を満たすことにより、前記無信号領域が形成さ
れる。
ラック幅方向の端部がトレーリング側が狭いテーパ状に
構成された主磁極を有する垂直磁気記録用単磁極ヘッド
である場合、該記録ヘッドの該テーパ状の部分の記録ト
ラック幅方向の寸法をp、非テーパ状部分の記録トラッ
ク幅方向の寸法をTw、前記トラックピッチをTpとし
たとき、0<p≦Tp−Twなる条件を満たすことによ
り、前記無信号領域が形成される。ここで、記録媒体は
垂直磁気記録媒体であり、好ましくは軟磁性裏打ち層と
垂直異方性層を積層した垂直2層膜媒体が用いられる。
は少なくとも磁性層を有し、該磁性層の記録トラック相
互間の領域の飽和磁化および保磁力の少なくとも一方が
記録トラック領域のそれより小さいことにより前記無信
号領域が形成され、且つ記録ヘッドおよび再生ヘッドの
位置決め誤差の最大値を2δとしたとき、前記無信号領
域のトラック幅方向の幅GBが GB≧2δ であり、さらにトラックピッチをTp、Tp−Tw=2
aとしたとき、 Tr>Tp−2δ−2a なる条件を満足することを特徴とする。
直磁気異方性層を積層したいわゆる2層膜垂直媒体であ
る場合、該軟磁性裏打ち層の前記無信号領域の透磁率が
記録トラックの領域のそれより小さいことを特徴とす
る。
り再生幅Trを大きくし、さらに磁気記録媒体の記録ト
ラック相互間に無信号領域を形成することにより、記録
ヘッドのトラック位置決め誤差に起因する消し残し現象
を回避することができる。また、サイドフリンジ磁界に
よって隣接トラックの信号を不必要に消去してしまうこ
とがない。さらに、再生幅Trが広いことから、大きな
再生出力を得ることができ、SNRが向上する。
合、リング型記録ヘッドのギャップ長g[μm]、記録
トラック幅Tw[μm]、トラックピッチTp[μ
m]、記録媒体の保磁力Hc[Oe]が g<(1500/Hc−Hc /4000π+0.3)/(Hc/400π−1/
2) 且つ g≧(1500/Hc−Hc /4000π+0.3 −Tp+Tw)/
(Hc/400π−1/2) なる条件を満たすように構成することにより、記録ヘッ
ドのギャップからトラックの外側に漏れるサイドフリン
ジ磁界を利用して、無信号領域を形成することができ、
これによって記録ヘッドのトラック位置決め誤差に起因
する消し残し現象を回避すると共に、サイドフリンジ磁
界による隣接トラックの信号を不必要に消去することを
防止できる。
ックの外側に漏れるサイドフリンジ磁界によって、記録
トラックの両側端には、特に短波長領域で実質的に有効
な信号が存在しない無信号領域が形成される。このよう
なサイドフリンジ磁界により形成される無信号領域をイ
レーズ領域と呼ぶ。イレーズ領域の幅(イレーズ幅とい
う)Eは、記録ヘッドの発生磁界、ギャップ長と記録媒
体の保磁力Hcによって決定される。ここで、記録ヘッ
ドの発生磁界は、実用的な範囲では主にギャップ長に依
存する。従って、イレーズ幅Eは主にギャップ長と保磁
力によって決められる。
式に示されるように、イレーズ幅Eは(1) 式と(2) 式で
表される。
s, Vol.13, No.5,1457-1459 (1977);G.F,Hughes and D.
S.Bloomberg,"Recording Head Side Read/Write Effect
s" E=Zo[{(2Hc/ Hg+5/4)2 -(d/Zo)(4Hc/ Hg+d/Zo +1/2)} 1/2 −(2Hc/ Hg−1/4)] [μm] (1) Zo =0.76g/tan(πHc/2Hg) (2) 但し、Hc:記録媒体の面内保磁力 [Oe] Hg:記録ギャップ中磁界 [Oe] d :ヘッド・媒体間距離 [μm] g :ギャップ長 ここで、リング型記録ヘッドを長さgの微小ギャップを
有するトロイダルコアとみなすことによって、簡単な計
算からギャップ中磁界Hgを(3) 式で表すことができ
る。
透磁率μが数百、磁路長pが数十μm、ギャップ近傍で
Ag/Ac =1、ギャップ長gが1μm以下、という実用
的な薄膜記録ヘッドでは、ギャップ中磁束密度が磁気コ
アの飽和磁束密度を越えないという必然的な条件から、
(3) 式を近似的に(4) 式で表現することができる。
cであるから、(2) 式は(4) 式を用いて(5) 式のように
近似できる。
いことによる近似を加え、さらに近似による誤差を補正
する項を加えることによって、イレーズ幅Eは(6) 式の
ように表すことができる。
は、位置決め誤差の最大値を2δとしたとき、E>2δ
であれば十分である。トラッキングサーボ精度の向上
や、ディスクスピンドルの軸振れ精度の改良等により、
2δを小さくすることはできるが、ゼロにすることは実
質上不可能である。従って、少なくともE>0、望まし
くはE>2δにすることにより、消し残しを無くすこと
が可能となる。この条件を(6) 式をもとに求めると、
(7) 式が得られる。
クの記録信号を不必要に消去することがあってはいけな
い。言い替えれば、記録トラックにおいて、再生に際し
て信号品質に影響を与えない範囲で、隣接トラックから
のイレーズを許容することができ、それにより最大のト
ラック密度を得ることが可能である。
よる記録トラック幅をTwとしたとき、E≦Tp−Tw
とすることにより、上記の条件を満足し、信号品質の低
下を招くことなく、トラック密度を大きくすることがで
きる。この条件を(6) 式をもとに求めると、(8) 式が得
られる。
ためのサーボ信号を記録する磁気記録再生装置において
は、データトラックの中央線を境界としてその両側に異
なるサーボ信号が記録された場合に、境界部分に記録ヘ
ッドによる幅Eのイレーズ領域が存在することになり、
その部分でのサーボ信号は失われた状態となる。再生幅
Trの再生ヘッドがサーボ信号を読み取る場合には、サ
ーボ信号のイレーズ領域をまたいで再生するため、実質
的なサーボ信号幅はTr−Eとなる。この場合、再生ヘ
ッドの幅TrをTw+Eよりも大きくすることにより、
イレーズ領域により失われたサーボ信号を補い、信号品
質の良いサーボ信号を再生することができ、トラッキン
グ精度を高めることが可能となる。イレーズ幅EがE>
0であることを考慮すると、Tr>Tw、つまりa>b
である。
をTp+2aより小さくすることにより、隣接トラック
のデータ信号を誤って読み取ることもなく、サーボ信号
とデータ信号の両方の信号品質を高めることが可能とな
る。
を形成する方法として、サイドフリンジ磁界を利用する
変わりに、記録ヘッドの近傍にイレーズ用ヘッド、例え
ばトンネルイレーズヘッドと呼ばれるヘッドを設け、こ
のイレーズ用ヘッドにより記録トラックの両側にイレー
ズ領域を形成するようにしてもよい。
録する場合、記録ヘッドとして主磁極の記録トラック幅
方向の端部がトレーリング側が狭いテーパ状に構成され
た垂直磁気記録用単磁極ヘッドを用い、且つ該テーパ状
の部分の幅をp、記録トラック幅をTw、磁気記録媒体
上のトラックピッチをTpとしたとき、 0<p≦Tp−Tw (9) なる条件を満たすように構成することにより、特に記録
媒体が軟磁性裏打ち層と垂直異方性層を積層した垂直2
層膜媒体である場合、単磁極ヘッドの側面磁界を利用し
て、記録ヘッドのトラック位置決め誤差に起因する消し
残し現象を回避することができる。また、側面磁界によ
って隣接トラックの信号を不必要に消去してしまうこと
もない。
垂直磁気記録媒体を用いた垂直磁気記録の場合には、ト
ラックの外側に漏れるサイドフリンジ磁界が非常に急峻
に減衰するため、イレーズ領域がほとんど存在しない。
そこで、主磁極のトラック幅方向の側面端部がトレーリ
ング側が狭いテーパ状の形状に形成することにより、記
録トラックの両側端にテーパ部分の幅に相当するイレー
ズ領域を設けることが可能となる。垂直磁気記録方式の
高い記録分解能のために、このイレーズ領域には、正確
にはテーパの角度と同じ傾きの磁化転移が形成されてい
ることになるが、再生ヘッドとの間に非常に大きなアジ
マス角をなしているために、有効な再生信号を与えるこ
とはできず、事実上イレーズ領域として機能する。ま
た、このイレーズ領域が、隣接トラックの記録信号を不
必要に消去してしまわない条件も併せて考慮すると、テ
ーパ部分の幅をpとして、(9) 式となる。
トラックの相互間の領域の飽和磁化および保磁力の少な
くとも一方を記録トラックの領域のそれより小さくする
ことによっても形成できる。このようにして形成される
無信号領域をガードバンド領域という。この場合、記録
ヘッドおよび再生ヘッドの位置決め誤差の最大値を2δ
としたとき、記録トラック幅方向におけるガードバンド
領域の幅GBをGB≧2δとし、さらにトラックピッチ
をTp、Tp−Tw=2aとしたとき、Tr>Tp−2
δ−2aなる条件を満足することによって、初期の目的
が達成される。
て説明する。
磁気記録再生装置の構成を示す部分断面斜視図である。
本実施例の磁気記録再生装置は、磁気ヘッド1および記
録媒体2からなっている。
化信号を再生するための磁気抵抗効果素子(MR素子)
を有するヘッドであり、アーム3を介して記録媒体2に
対設されている。また、この磁気ヘッド1は、記録媒体
2に同心円状に複数形成された所望のトラック4にアク
チュエータ(図示せず)によって位置決めされる。
に金属薄膜からなる記録磁性層6、保護層7が順次積層
されている。具体的には、非磁性基板5として2.5イ
ンチ径で、厚さ0.635mmのガラス製基板5を用意
し、その上にアルゴンガス雰囲気中でDCマグネトロン
スパッタ法により厚さ0.04μmのCoPtからなる
記録磁性層6を形成した。記録磁性層6は、面内方向に
磁化容易軸を有する面内記録媒体であり、且つ、面内で
は特定方向に磁気異方性を有しない面内等方媒体であ
る。面内方向の保磁力は、2300[Oe]であった。
さらに記録磁性層6の上に、ヘッドの接触に対する耐久
性とMR素子との絶縁性を確保するためのSiO2 から
なる保護層7をRFスパッタ法で形成した。
(記録媒体の走行方向下流側)に再生ヘッドであるシー
ルド型MRヘッドとリング型記録ヘッドを薄膜プロセス
にて積層形成した複合ヘッドである。
ら見た構造を示す図である。Al2O3 −TiCのスラ
イダを兼ねる基板8の上に、厚さ1μmのパーマロイシ
ールド層9を形成し、厚さ0.13μmの非磁性絶縁層
10を介して、厚さ0.04μmのパーマロイからなる
MR素子11を形成した。MR素子11の両端には、再
生幅Tr=2.4μmの間隔でセンス電流をMR素子1
1に導入するためのリード12を形成し、さらにその上
に厚さ0.13μmの非磁性絶縁層10を介して厚さ1
μmのパーマロイシールド層13を形成して、再生用の
シールド型MRヘッドを作成した。さらに、厚さ0.5
〜2μmの非磁性絶縁層10を介して記録用のリング型
薄膜ヘッドの磁極14を厚さ1.2μmに形成し、ギャ
ップ長に相当する厚さgが0.3μmの非磁性絶縁層1
0を介して厚さ1.2μmの磁極15を形成し、記録ト
ラック幅Twが2μm、ギャップ長gが0.3μmの記
録ヘッドを作成した。
媒体2の上に記録トラックを形成した様子を示す。トラ
ックピッチTpは2.5μmであり、図3では隣接した
3本のトラックについて図示した。トラック密度は、1
0,160TPIである。ヘッド・媒体間のスペーシン
グは、0.04μmであった。
B,Cとする。この実験では、記録ヘッドおよび再生ヘ
ッドのトラックの位置決め誤差を±δとしたとき、δが
0.1μmであった。つまり最大で2δ=0.2μmの
ずれが発生した。トラックBにおいては、波長1μmの
古い記録信号の消し残し(斜線で示す)がトラックセン
タより左側にδずれて記録されており、波長0.45μ
mの新しい記録信号が右側にδずれて記録されている。
同一トラックで、最大のずれ量で新しい信号が記録され
たことになる。このとき、相互に隣接するトラックAと
トラックCでは、それぞれ最大量δだけトラックBの側
にずれて波長0.7μmの信号が記録された。この状態
での記録トラック上の無信号領域(イレーズ領域)の
幅、すなわちイレーズ幅Eは0.21μmであった。ギ
ャップ長gを変化させた場合のイレーズ幅Eの変化を図
4に示す。
ラック上の消し残しが無くなり、再生幅Trの再生ヘッ
ドがトラックBの信号を再生する場合でも、消し残し信
号がノイズとなってSNRが劣化することは無かった。
また、隣接トラックAまたはCからのイレーズによって
信号品質が劣化することも無かった。
ラック幅Twより大きく、この実施例の場合は下式の制
限があるが、再生幅Trを2.4μmに設定したこと
で、この式の条件を満たしている。
の高トラック密度を達成できるギャップ長gの範囲を示
す。
のギャップからトラックの外側に漏れるサイドフリンジ
磁界を利用して記録ヘッドのトラック位置決め誤差に起
因する消し残し現象を回避することができ、またサイド
フリンジ磁界によって隣接トラックの信号を不必要に消
去してしまうことがない。さらに、再生幅が大きいた
め、再生出力を大きくとることができ、高いSNRが得
られるという利点がある。
磁気記録再生装置の構成を示す部分断面斜視図である。
この磁気記録再生装置は、複合型垂直磁気記録ヘッド1
6および垂直磁気記録媒体17からなっている。
媒体に記録された磁化信号を再生するための垂直磁気記
録用の磁気抵抗効果素子(MR素子)を有するヘッドで
あり、アーム3を介して垂直磁気記録媒体17に接触対
向している。また、この磁気ヘッド16は、垂直磁気記
録媒体17に同心円状に複数形成された所望のトラック
4にアクチュエータ(図示せず)によって位置決めされ
る。
板18の上にCoZrNbからなる厚さ0.1μmの軟
磁性裏打ち層19、CoPtからなる垂直異方性層2
0、ヘッド16との接触に対する耐久性とMRヘッドと
の絶縁性を確保するためのZrO2 からなる厚さ0.0
1μmの保護層21を順次積層したものである。
のヘッド・媒体相対移動方向に沿った断面図である。垂
直磁気記録ヘッド16は、針状のセラミックス製サスペ
ンション22の先端に、シールド膜に挟まれるようにト
ラック幅Tr=1.85μmで厚さ0.04μmの再生
用MR素子24を非磁性絶縁材料25を介して形成し
た。さらに、その先端にFeSiからなる記録用主磁極
膜26を形成し、コイル27を施した。
から見た構造を示す図である。この主磁極膜26は、ト
レーリング側が狭いテーパ形状をしており、テーパの幅
はpである。トラックピッチTpは1.8μm、トラッ
ク幅Twは1.5μm、テーパの幅pは0.1μmであ
った。この記録再生実験では、トラックの位置決め誤差
2δが0.08μmであった。
様に、記録トラックの消し残しが無くなり、SNRが劣
化することは無かった。また、隣接トラックからのイレ
ーズの影響で、信号が低下することも無かった。
磁気記録再生装置における記録ヘッドの記録トラック幅
Tw、再生ヘッドの再生幅Tr、磁気記録媒体上のトラ
ックピッチTpとの関係を示したもので、Tp−Tw=
2a、Tp−Tr=2bと定義したとき、a>bと、T
r<Tp+2aという二つの条件を満たすようにしたも
のである。これは言い換えれば再生幅Trが記録トラッ
ク幅Twより大きく、且つ再生幅Trは破線で示すよう
に、最大限Tp+2a近くまで大きくできることを表
す。
μm、再生幅Tr=1.8μm、トラックピッチTp=
2.0μm、つまりa=0.25μm、b=0.1μm
であった。このとき、a>bを満足し、且つTr<Tp
+2aを満足していた。
幅Eが0.3μm程度と広くなるような場合でも、サー
ボ信号の品質を低下させることなく、サーボ信号を再生
することが可能となる。併せて、隣接トラックからの信
号を再生してしまうことによるエラーの発生を避けるこ
とができる。
例に係る磁気記録再生装置における記録ヘッドの記録ト
ラック幅Tw、再生ヘッドの再生幅Tr、磁気記録媒体
上のトラックピッチTpとの関係を示す図であり、
(b)は磁気記録媒体の磁性層30のトラック方向に沿
う断面図である。この実施例では、磁性層30の記録ト
ラック領域31の飽和磁化より記録トラックの相互間の
無信号領域(ガードバンド領域という)32の飽和磁化
を小さくすることによって、ガードバンド領域32では
実質的に信号が記録され難いようにしている。そして、
記録ヘッドおよび再生ヘッドの位置決め誤差を2δとし
たとき、記録トラック幅方向におけるガードバンド領域
32の幅GBがGB=2δであり、さらにトラックピッ
チをTp、Tp−Tw=2aとしたとき、Tr>Tp−
2δ−2aなる条件を満足するように構成されている。
また、これまでの実施例と同様に、記録トラック幅Tw
と再生幅をTrの関係は、Tr>Twとなっている。
るように、Tp=Twmax 、Tp≧Tw、Tr≧Tw−
2δであり、サイドフリンジ磁界によるイレーズ領域は
形成されなくともよい。このように無信号領域を磁気記
録媒体の磁性層の特性によってガードバンド領域32と
して形成するようにしても、Tr>Twとしたこととの
相乗作用により、これまでの実施例と同様の効果を得る
ことができる。
例に係る磁気記録再生装置における記録ヘッドの記録ト
ラック幅Tw、再生ヘッドの再生幅Tr、磁気記録媒体
上のトラックピッチTpとの関係を示す図、(b)は磁
気記録媒体の磁性層30のトラック方向に沿う断面図で
あり、基本的には第4の実施例と同様である。但し、本
実施例では図11中に示されるようにTp=Tw+2
a、Tp>Twとした上でTr>Twに設定している。
なお、第4の実施例は2a=0の場合に相当する。
例に係る磁気記録再生装置における記録ヘッドの記録ト
ラック幅Tw、再生ヘッドの再生幅Tr、磁気記録媒体
上のトラックピッチTpとの関係を示す図、(b)は磁
気記録媒体の磁性層30のトラック方向に沿う断面図で
あり、基本的には第4の実施例と同様である。但し、本
実施例では図12中に示されるようにTp=Tw−2
a′、2a′<2δ、Tp<Twとした上でTr>Tw
に設定している。2a′は、隣接記録トラック間の重な
る領域を示している。
次に、ガードバンド領域を有する磁気記録媒体の実施例
について説明する。以下に説明する磁気記録媒体は、円
板状基板に少なくとも記録用の磁性層を有する媒体であ
って、記録トラック領域とガードバンド領域の組成や微
細構造が異なり、ガードバンド領域の保磁力を記録トラ
ック領域のそれより小さくするか、あるいは垂直2層膜
媒体の場合は軟磁性裏打ち層のガードバンド領域の透磁
率を記録トラック領域のそれより小さくしたものであ
る。
さくすることで、ガードバンド領域の磁化反転域を広
げ、実質的に信号が記録できないようにしている。ま
た、このようなガードバンド領域から発生するノイズ
は、低波長域に片寄るので、フィルタで電気的にカット
して記録波長でのSNRを高くすることができる。ま
た、垂直2層膜媒体においてガードバンド領域の軟磁性
裏打ち層の透磁率を小さくすることで、ガードバンド領
域からの信号を小さくできるので、やはりSNRを高く
することができる。
めには、磁性層を形成した後、トラック領域にレーザビ
ームや電子線を照射して温度を上げ、この領域に酸素や
Crなどを拡散させることで保磁力を高め、逆にガード
バンド領域との保磁力に変化をつけるようにすればよ
い。また、後者のような垂直2層膜媒体に関しては、垂
直磁気異方性の大きな軟磁性裏打ち層を形成後した後、
トラック領域にレーザビームや電子線を照射することで
温度を上げ、この領域の垂直磁気異方性を低下させてト
ラック領域の透磁率を高めることで形成できる。
る磁気記録媒体の断面図であり、円板状基板41の両面
に磁性層42および保護膜43が順次積層され、磁性層
42および保護膜43の双方にトラック領域42a,4
3aとガードバンド領域42b,43bがそれぞれ形成
されている。ここで、磁性層42のガードバンド領域4
2bの保磁力はトラック領域42aの保磁力より小さ
い。
す。2.5インチガラス基板上に、酸素を含むAr雰囲
気中でDCマグネトロンスパッタによって、Co−24
at.%Pt膜を形成した。この後、SiO2 保護膜を
10nm形成して磁気記録媒体とした。この媒体に対し
て、4.5μmピッチ、パワー密度103 〜108 W/
cm2 で磁性層表面で直径3μmに集束させたArレー
ザビームによって、トラック領域を走査し、局所的に熱
を加えた。
が105 〜106 W/cm2 のとき、トラック領域の酸
素濃度がCo濃度との比でAES強度で0.1以上に増
大してガードバンド領域の0.08以下と異なり、また
図15に示すようにトラック領域の面内保磁力がカー効
果測定で1800(Oe)以上、というガードバンド領
域の面内保磁力より高い磁気記録媒体が得られた。
を当てない従来の磁気記録媒体とともに、トラック幅4
μmのヘッドでR/W特性を測定したところ、本実施例
の媒体の方がガードバンド領域からのノイズは少なく、
媒体SNRで2dB程度良好であった。さらに、本実施
例の磁気記録媒体のノイズは、低周波側に多いため、フ
ィルタにより低周波成分をカットすることで、さらにS
NRを向上することができる。
ムの照射を行ったが、保護膜形成前でも構わない。本実
施例では、3μmに絞ったレーザビームを用いたが、さ
らに集束させたレーザビームを用いることでトラック領
域とガードバンド領域を狭くすることができる。また、
電子線を用いることでよりトラック領域とガードバンド
領域を狭くし、トラック密度の高い媒体を作製すること
も可能であり、トラック密度の高い媒体ほど従来媒体か
らの向上が大きい。また、両面から局所的に高周波を流
すことで、磁性層内の抵抗によって、局所加熱をするこ
とで作製することもできる。さらに、本実施例ではトラ
ック領域の加熱を行ったが、ガードバンド領域により強
いレーザビームや電子線を当て、この領域を非晶質化す
ることによって保磁力を下げることもできる。この場
合、酸素雰囲気中で行うと酸素が多量に入り磁化量が低
下できる。さらに、基板と磁性層の間に磁性層に固溶し
にくいCr、Ti、Nb、Bなどの下地層を用いても、
これらの原子が基板方向から磁性層中に入りこみ、より
効果的である。
ク領域の表面粗さが粗く、従来の磁気記録媒体より吸着
が起こりにくいという効果もある。
る垂直磁気記録用の磁気記録媒体の断面図であり、円板
状基板51の両面に軟磁性裏打ち層52、垂直磁気異方
性層(以下、垂直磁化膜という)53および保護膜54
が順次積層され、軟磁性裏打ち層52、垂直磁気膜53
および保護膜54にトラック領域52a,53a,54
aとガードバンド領域52b,53b,54bがそれぞ
れ形成されている。ここで、軟磁性裏打ち層52のガー
ドバンド領域52bの透磁率はトラック領域52aの透
磁率より小さい。
す。2.5インチガラス基板上に、DCマグネトロンス
パッタにより半径方向に磁界を加えながら半径方向に2
5Oe以上の磁気異方性を持ち、かつ円周方向の比透磁
率が200以下であるCo−5at.%Zr−8at.
%Nbからなる軟磁性裏打ち層を0.5μm厚に成膜し
た後、50nm厚のCoPtO垂直磁化膜を酸素添加ス
パッタによって成膜した。この後、SiO2 保護膜を1
0nm形成して磁気記録媒体とした。
ッチ、パワー密度103 〜108 W/cm2 で直径4μ
mに集束させたArレーザビームによって、トラック領
域を走査し局所的に熱を加えた。
W/cm2 のとき、垂直磁化膜のトラック領域の酸素濃
度がCo濃度との比で、AES強度で0.1以上に増大
してガードバンド領域の0.08以下と異なり、トラッ
ク領域の垂直保磁力がガードバンド領域の垂直保磁力よ
り高いとともに、トラック領域の軟磁性裏打ち層の磁気
異方性が20Oe以下で、かつ図17に示すようにトラ
ック方向の比透磁率が500以上に向上した磁気記録媒
体が得られた。
を当てない従来の磁気記録媒体媒体とともにR/W特性
を測定したところ、本実施例の媒体の方がガードバンド
領域からのノイズが少なく、媒体SNRで2dB程度良
好であった。また、本実施例の媒体ノイズは低域に多い
ことから、低周波をカットするフィルタによって、さら
にSNRの向上ができた。
−5at.%Zr−8at.%Nbを用いたが、磁歪定
数のより大きい材料を用いることで、加熱による歪を無
くしトラック領域とガードバンド領域の特性の変化をよ
り大きくできる。
面粗さが粗く、従来の媒体より吸着が起こりにくいとい
う利点がある。
媒体の製造工程を説明する。2.5インチガラス基板上
に、DCマグネトロンスパッタによってCo−5at.
%Zr−8at.%Nb軟磁性裏打ち層を0.5μm厚
で成膜した後、50nm厚のCoPtO垂直磁化膜を酸
素添加スパッタによって成膜した。この後、SiO2 保
護膜を10nm形成して磁気記録媒体とした。
チで、直径3μmに集束させたTiイオン線をトラック
領域に照射した。この結果、図18に示されるようにト
ラック領域にTiの偏析が見られ、トラック領域の垂直
保磁力がガードバンド領域の垂直保磁力より大きい媒体
が得られた。
ンを当てない従来の磁気記録媒体とともに、R/W特性
を測定したところ、本実施例の媒体の方がガードバンド
領域からのノイズが少なく、媒体SNRで2dB程度良
好であった。
にCr、W、B、C、Pイオン線など、Coに固溶しに
くい他のイオンを用いることもできる。また、本実施例
の磁気記録媒体は、従来の媒体より吸着が起こりにくか
った。
による垂直磁気記録用の磁気記録媒体の断面図であり、
円板状基板61の両面に軟磁性裏打ち層62、垂直磁化
膜63および保護膜64が順次積層され、ガードバンド
領域における基板61の表面に図示のように凹凸が形成
されている。また、磁性裏打ち層62のガードバンド領
域の比透磁率は記録トラック領域の比透磁率より小さ
い。
す。2.5インチSi基板表面のガードバンド領域に対
応する領域をケミカルに加工することで、この領域に表
面性1から10原子オーダの凹凸を形成した。この後、
基板上に0.2μmのFe−N軟磁性裏打ち層を形成
し、ガードバンド領域の比透磁率がトラック領域と比較
して低い層を得た。この軟磁性裏打ち層上に50nm厚
のCoPtO垂直磁化膜を酸素添加スパッタすること
で、ガードバンド領域の垂直磁気異方性がトラック領域
と比較して小さい層が得られた。この後、SiO2 保護
膜を10nm形成して磁気記録媒体とした。
一な従来の磁気記録媒体ともにR/W特性を測定したと
ころ、本実施例の媒体の方が媒体SNRで3dB程度良
好であった。また、本実施例の媒体は従来の媒体より吸
着が起こりにくかった。
あるが、軟磁性裏打ち層のない面内媒体にも同様の手法
を応用できる。特に、下地にCr層などBcc構造を持
つ層が形成されている媒体では、ガードバンド領域の結
晶方位がトラック領域の結晶方位と異なることから、磁
性層の磁気異方性の方向も異なり効果的である。
による垂直磁気記録用の磁気記録媒体の断面図であり、
円板状基板71の両面に軟磁性裏打ち層73、垂直磁化
膜74および保護膜75が順次積層され、さらに基板7
1のガードバンド領域に部分的に反強磁性膜72が形成
されることにより、軟磁性裏打ち層72のガードバンド
領域の比透磁率が記録トラック領域の比透磁率より小さ
くなっている。
す。2.5インチガラス基板表面のガードバンド領域に
対応する領域に、マスキングを利用して反強磁性膜であ
る5nm厚のFeMn膜を形成した。この後、真空を保
ったまま、半径方向に磁石によって20Oe以上の磁界
を印加しつつ、CoZrNb層を0.5μm厚形成し、
この上に50nm厚のCoPtO垂直磁化膜を酸素添加
スパッタによって成膜した。この後、SiO2 保護膜を
10nm形成して磁気記録媒体とした。
FeMn膜を形成した媒体とともに、R/W特性を測定
したところ、本実施例の媒体の方が媒体SNRで3dB
程度良好であった。
例による垂直磁気記録用の磁気記録媒体の断面図であ
り、円板状基板81の両面に、半径方向に規則的な周期
で段差を持たせ、この上に軟磁性裏打ち層および垂直磁
化膜を順次積層している。
す。2.5インチSi基板表面をガードバンド領域とト
ラック領域を加えた幅の周期で1から10原子オーダの
段差が形成されるように、基板をケミカルに加工した。
この基板上に、MBE蒸着法によってCr原子を段差の
壁面から順次埋めてゆき、ガードバンド領域と同じ幅ま
で形成した。この後、Fe原子を段差の縁まで形成し、
トラック領域がFe原子となるようにした。さらに、C
rとFeを同様に交互に形成した。このとき、Si基板
の段差がFe原子の原子半径に近いほど、CrとFeが
混ざらずに形成できた。このようにして0.5μm厚の
膜を形成後、この膜上に50nm厚のCoPtO垂直磁
化膜を酸素添加スパッタによって成膜した。この後、S
iO2 保護膜を10nm厚形成して磁気記録媒体とし
た。
録媒体とともにR/W特性を測定したところ、本実施例
の媒体の方が媒体SNRで3dB程度良好であった。
性裏打ち層に上述の構造を適用したが、垂直磁化膜につ
いて直接適用することもできる。また、実施例では2種
の異なる元素としてFeとCrを用いたが、原子半径が
1.2倍以内と近いものの組み合わせなら、他の組み合
わせでもよい。
したような磁気記録媒体によれば、高トラック密度でも
SNRが高く、また生産性に優れており、しかも吸着現
象が少ないなどの利点がある。
MRヘッドを使用したが、他のヘッド、例えば磁性体の
高周波磁気共鳴現象を利用して再生を行うアクティブヘ
ッドや、誘導型リングヘッド、誘導型垂直磁気記録用単
磁極ヘッドを用いた場合にも本発明を適用することがで
きる。
くして高トラック密度を図る場合に、記録時の消し残し
や、隣接トラックからの干渉による信号消去に伴う信号
品質の劣化を回避することができ、記録密度が高く、信
頼性の高い磁気記録再生装置を提供することができる。
合でも、良好な品質のサーボ信号を再生することが可能
となり、トラッキング精度が高く、トラッキングに起因
するエラーを減少させて信頼性を高めることができ、さ
らに再生出力が大きくSNRの良好な磁気記録再生装置
を提供することができる。
面斜視図
関係を示す図
る磁気ヘッドのギャップ長の範囲を示す図
面斜視図
図
成図と磁気記録媒体の概略断面図
成図と磁気記録媒体の概略断面図
成図と磁気記録媒体の概略断面図
図
を示す図
示す図
図
裏打ち層の比透磁率分布を示す図
直磁化膜のTi濃度分布を示す図
面図
面図
面図
媒体 3…アーム 4…トラック 5,18…ガラス基板 6…記録磁性層 7,21,保護層 8…スライダ 9,13,23…シールド層 10,25…非磁
性絶縁層 11,24…MR素子 12…リード 14,15…磁極 16…垂直磁気記
録ヘッド 17…垂直磁気記録媒体 19…軟磁性裏打
ち層 20…垂直異方性層 22…サスペンシ
ョン 26…主磁極 27…コイル 30…記録磁性層 31…記録トラッ
ク領域 32…ガードバンド領域 41…基板 42…記録磁性層 43…保護膜 42a,43a…記録トラック領域 42b,43b…
ガードバンド領域 51…基板 52…軟磁性裏打
ち層 53…垂直磁化膜 54…保護膜 52a,53a,54a…記録トラック領域 52b,53b,54b…ガードバンド領域 61…基板 62…軟磁性裏打
ち層 63…垂直磁化膜 64…保護膜 71…基板 72…反強磁性膜 73…軟磁性裏打ち層 74…垂直磁化膜 75…保護膜 81…基板
Claims (7)
- 【請求項1】磁気記録媒体に対して所定トラックピッチ
の記録トラックに沿って信号を記録するための記録ヘッ
ドと、該磁気記録媒体に記録された信号を再生するため
の再生ヘッドとを有する磁気記録装置において、 前記記録ヘッドによる記録トラック幅をTw、前記再生
ヘッドによる再生幅をTrとしたとき、Tr>Twであ
り、さらに前記磁気記録媒体の記録トラック相互間に、
実質的に有効な信号が存在しない無信号領域が形成され
るように構成されていることを特徴とする磁気記録再生
装置。 - 【請求項2】磁気記録媒体に対して所定トラックピッチ
の記録トラックに沿って信号を記録するための記録ヘッ
ドと、該磁気記録媒体に記録された信号を再生するため
の再生ヘッドとを有する磁気記録装置において、 前記記録ヘッドによる記録トラック幅をTw、前記再生
ヘッドによる再生幅をTr、前記トラックピッチをTp
とし、さらにTp−Tw=2a、Tp−Tr=2bとし
たとき、 a>b 且つ Tr<Tp+2a なる条件を満たし、さらに前記磁気記録媒体の記録トラ
ック相互間に実質的に有効な信号が存在しない無信号領
域が形成されることを特徴とする磁気記録再生装置。 - 【請求項3】前記磁気ヘッドは、磁気ギャップを有する
リング型記録ヘッドであり、 前記無信号領域は、前記磁気ギャップのギャップ長をg
[μm]、前記記録トラック幅をTw[μm]、前記ト
ラックピッチをTp[μm]、前記磁気記録媒体の保磁
力をHc[Oe]としたとき、 g<(1500/Hc−Hc /4000π+0.3)/(Hc/400π−1/
2) 且つ g≧(1500/Hc−Hc /4000π+0.3 −Tp+Tw)/
(Hc/400π−1/2) なる条件を満たすことにより形成されることを特徴とす
る請求項1または2に記載の磁気記録再生装置。 - 【請求項4】前記記録ヘッドは、記録トラック幅方向の
端部がトレーリング側が狭いテーパ状に構成された主磁
極を有する垂直磁気記録用単磁極ヘッドであり、 前記無信号領域は、該記録ヘッドの該テーパ状の部分の
記録トラック幅方向の寸法をp、前記トラックピッチを
Tpとしたとき、 0<p≦Tp−Tw なる条件を満たすことにより形成されることを特徴とす
る請求項1に記載の磁気記録再生装置。 - 【請求項5】前記磁気記録媒体は、少なくとも信号記録
のための磁性層を有し、該磁性層の前記無信号領域の飽
和磁化および保磁力の少なくとも一方が前記記録トラッ
クの領域のそれより小さいことを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の磁気記録再生装置。 - 【請求項6】前記磁気記録媒体は、少なくとも磁性層を
有し、該磁性層の前記記録トラックの相互間の領域の飽
和磁化および保磁力の少なくとも一方が前記記録トラッ
クの領域のそれより小さいことにより前記無信号領域が
形成され、且つ前記記録ヘッドおよび再生ヘッドの位置
決め誤差の最大値を2δとしたとき、記録トラック幅方
向における前記無信号領域の幅GBが GB≧2δ であり、さらにトラックピッチをTp、Tp−Tw=2
aとしたとき、 Tr>Tp−2δ−2a なる条件を満足することを特徴とする請求項1または2
に記載の磁気記録再生装置。 - 【請求項7】前記磁気記録媒体は、軟磁性裏打ち層と垂
直磁気異方性層を積層したものであり、該軟磁性裏打ち
層の前記無信号領域の透磁率が前記記録トラックの領域
のそれより小さいことを特徴とする請求項1または2に
記載の磁気記録再生装置。
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