JPH08180351A

JPH08180351A - 磁気記録媒体および磁気記録装置

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Publication number: JPH08180351A
Application number: JP33720494A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Seo; 雄三瀬尾; Yoji Arita; 陽二有田; Toshihiko Kuriyama; 俊彦栗山; Ryuichi Yoshiyama; 龍一芳山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストでトラッキングサーボ信号の形成を行
うことが出来かつ高密度記録が可能である磁気記録媒体
および当該磁気記録媒体を使用した磁気記録装置を提供
する。【構成】ディスク状非磁性基板上に少なくとも非磁性下
地層と磁性層とを順次に形成して成る磁気記録媒体にお
いて、基板または非磁性下地層の磁性層側の表面に周方
向のトラック位置に対応させて同心円状に突起を形成し
て成る。上記の磁気記録媒体を使用する磁気記録装置に
おいて、磁気記録媒体の突起をトラッキングサーボ信号
として検出する手段を備えて成る磁気記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体および磁
気記録装置に関するものであり、詳しくは、安価に製造
することが出来かつ高密度記録に好適な磁気記録媒体お
よび磁気記録装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子計算機の外部記憶装置として、ハー
ドディスクドライブと呼ばれる磁気記録装置が使用され
ている。ハードディスクドライブの記録容量拡大の一つ
の方向として、トラック密度の向上が試みられている。
高いトラック密度を実現するためには、高精度でトラッ
ク上に磁気ヘッドを位置決めする必要がある。磁気ヘッ
ドの位置決め方法として、磁気ヘッドの位置決め誤差を
検出してヘッドアクチュエータにフィードバックするト
ラッキングサーボが使用されている。

【０００３】磁気ヘッドの位置決め誤差の検出法として
は、一回転当たり数十の回転位置にトラッキングサーボ
信号（以下トラック信号と略記する）を埋め込み、これ
をデータ読み取り用ヘッドで検出するセクターサーボと
呼ばれる方法が採用されている。しかしながら、この方
法は、誤差信号が間欠的にのみ得られるため、位置決め
精度が低いと言う問題がある。

【０００４】また、ディスクの特定面の全面を誤差信号
の記録に使用するサーボ面サーボと呼ばれる方法も一部
で採用されているが、この方法の場合、ディスクの一面
はデータの記録に使用することが出来ないため、特に、
磁気記録媒体の枚数が少ない小型のドライブでは効率が
悪い。また、フォトエッチングにより磁気記録媒体上に
形成されたサーボ溝（トラック溝）を光学的に検出する
方法も提案されているが、この方法の場合、溝の形成に
高価なプロセスを必要とするめ、工業的には利用されて
いないの現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、低コストでトラ
ッキングサーボ信号の形成を行うことが出来かつ高密度
記録が可能である磁気記録媒体および当該磁気記録媒体
を使用した磁気記録装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
の要旨は、ディスク状非磁性基板上に少なくとも非磁性
下地層と磁性層とを順次に形成して成る磁気記録媒体に
おいて、基板または非磁性下地層の磁性層側の表面に周
方向のトラック位置に対応させて同心円状に突起を形成
して成ることを特徴とする磁気記録媒体に存し、第２の
要旨は、上記の磁気記録媒体を使用する磁気記録装置に
おいて、磁気記録媒体の突起をトラック信号として検出
する手段を備えて成ることを特徴とする磁気記録装置に
存する。

【０００７】以下、本発明を添付図面に基づいて説明す
る。図１は、突起形成装置の一例の説明図である。

【０００８】本発明の磁気記録媒体において、トラック
位置に対応させて形成された突起は、レーザビームによ
って容易に形成することが出来、トラック信号用として
作用する。そして、このトラック信号用突起は、ＣＳＳ
（コンタクトスタートアンドストップ）特性のためのテ
キスチャ加工プロセスにおいて形成することが出来る。
その様にすることにより、トラック信号書込みコストを
実質的にゼロにすることが出来る。

【０００９】図示した装置は、基本的には、基板回転機
構（１０）、レーザビーム発振器（１）、当該発振器か
らのレーザビームをＯＮ／ＯＦＦ制御する変調器
（２）、当該変調器からのレーザビームを基板回転手段
にて回転支持された基板（１１）の表面に照射する集光
機構（５）から成る。

【００１０】そして、図示した装置においては、突起形
成の効率を高めるため、複数の基板回転機構（１０）、
（１０）…と、偏向器（１２）からの偏向レーザビーム
を分割する複数のレーザビーム分割器（４）、（４）…
と、当該レーザビーム分割器にて分割された各偏向レー
ザビームを前記の複数の基板回転手段にて回転支持され
た各基板表面に照射する複数の集光機構（５）、（５）
…と、当該集光機構と前記基板回転機構とを相対移動さ
せる移動機構（６）とを備えている。なお、基板回転機
構（１０）は３基例示されているが、その数は任意であ
る。

【００１１】基板回転機構（１０）は、通常、スピンド
ルモータにて構成され、基板（１１）…は、スピンドル
モータの回転軸に支持され、一定の回転数または線速度
で移動させられる。

【００１２】レーザビーム発振器（１）としては、ＣＯ
₂ガスレーザ、Ａｒガスレーザ等のガスレーザ発振器を
使用するのが好ましく、例えば、Ａｒガスレーザビーム
チューブが好適に使用される。Ａｒガスレーザビーム
は、代表的には、４８８ｎｍ又は５１４．５ｎｍの波長
を有する。ガスレーザは、ＹＡＧレーザやエキシマレー
ザ等に比し、位相が揃っており且つビームスポットの絞
り込みが容易であるため、鋭い突起形状を形成し得る点
で有利である。

【００１３】レーザビーム発振器（１）から基板（１
１）の表面に照射されるレーザビームは、頂部が凸状形
状である微小突起を形成し得るエネルギーに制御される
のが好ましい。具体的なエネルギー（出力）は、基板表
面の材質、基板表面への照射時間などによって異なる
が、通常は２０〜７００ｍｗの範囲とされる。

【００１４】変調器（２）としては、レーザビーム発振
器（１）としてＡｒガスレーザビームチューブを使用し
た場合は、例えば、電気光学変調素子（ＥＯＭ）が好適
に使用される。電気光学変調素子は、数１００Ｍｂｐｓ
までの高速変調（ＯＮ／ＯＦＦ）が可能である。また、
ＯＮ時にアナログ変調を行うことも出来る。

【００１５】偏向器（１２）としては、例えば、電気的
偏向器（ＡＯＤ、ＥＯＤ）が好適に使用される。レーザ
ビーム分割器（４）としては、通常、２個の直角プリズ
ムを使用し、斜辺の一方に半透膜をコートして斜辺同士
を接合した所謂ビームスプリッタキューブが使用され
る。そして、分割比の異なる複数のレーザビーム分割器
を使用することにより、各基板に照射されるレーザビー
ム量を一定に調整することが出来る。

【００１６】集光機構（５）としては対物レンズが使用
され、通常、オートフォーカス（ＡＦ）システムを組み
合わせて使用される。最後の集光機構（５）は、全反射
ミラーと対物レンズとの組合せとして構成され、それ以
前の集光機構（５）は、前述のレーザビーム分割器
（４）と対物レンズの組合せとして構成される。

【００１７】移動機構（６）としては、例えば、リニア
スライダーが好適に使用される。図示した移動機構
（６）は、基板回転機構を移動させる態様で設けられて
いる。複数の集光機構または複数の基板回転機構を使用
する場合は、各機構は単一の移動機構に搭載されている
のが好ましく、図示した例においては、複数の集光機構
（５）、（５）…は、１基のリニアスライダーに搭載さ
れている。そして、複数の集光機構（５）、（５）…
は、同時に一定速度で移動させられる。

【００１８】本発明においては、磁気ディスク基板の表
面のみならず裏面にも同時に微小突起を形成することが
出来る。斯かる態様は、例えば、図示した様に、最初の
集光機構（５）の前に、レーザビーム分割器（７）と、
全反射ミラー（８）と、全反射ミラーと対物レンズとの
組合せとして構成される集光機構（９）とを配置し、レ
ーザビーム発振器（１）から出射されたレーザビームを
分割し、分割されたレーザビームを基板回転機構にて回
転支持された基板の裏面に照射することによって実現す
ることが出来る。

【００１９】図示した例においては、最初の基板（１
１）の裏面にのみレーザビームの照射が行われている
が、前記と同様の構造の複数の集光機構を基板の裏面に
対応させて配置することにより、複数の基板の両面につ
いて同時に微小突起を形成することが出来る。

【００２０】図示した装置には、基板の表面に同一又は
異なった間隔の一定パターンで微小突起を形成する手段
として、レーザビームの変調タイミングを制御するタイ
ミング制御部（３）が備えられている。すなわち、例え
ば通常採用される同一間隔で微小突起を形成する際、移
動機構（６）及び基板回転機構（１０）の定速運転によ
り、一定回転数一定速度で基板（１１）を移動させた場
合、基板表面に形成される微小突起の間隔は外周に向か
うに従って広くなる。そこで、タイミング制御部（３）
により、基板の位置を確認し、その信号によってレーザ
ビームの変調タイミング（照射時間）を制御し、基板表
面に形成される微小突起の間隔を一定にする。

【００２１】タイミング制御部（３）は、コンピュー
タ、位置検出機構、必要なインターフェイス等によって
構成される。位置検出機構としては、例えば、レーザ変
位計、エンコーダ等を利用することが出来る。なお、レ
ーザビームの変調タイミングを制御せずに、移動機構
（６）及び基板回転機構（１０）の速度制御を行っても
よい。

【００２２】次に、上記の突起形成装置を使用した本発
明の磁気記録媒体の製造方法について説明する。本発明
の磁気記録媒体は、基板または非磁性下地層の磁性層側
の表面に周方向のトラック位置に対応させて同心円状に
突起（トラック信号用突起）を形成して成ることを特徴
とする。突起の高さは、１〜６０ｎｍの範囲が好まし
い。そして、上記のトラック信号用突起は、ＣＳＳ特性
向上のためのレーザビーム照射により突起形成を行うテ
キスチャと一緒に形成するのが好ましい。

【００２３】上記のＣＳＳ特性向上のためのレーザテキ
スチャは、基板の全域に全面に施してもよいが、ＣＳＳ
ゾーンの基板または非磁性下地層の磁性層側の表面に施
すのが特に好ましい。この場合、データゾーンには、従
来法により、記録特性の向上に有利な同心円状の機械的
テキスチャを施すのが好ましい。勿論、データゾーンに
ついてもレーザテキスチャを行ってもよい。

【００２４】本発明において、基板（１１）としては、
ガラスやＡｌ合金、例えば、Ａｌ−Ｍｇ合金などの非磁
性基板が好適に使用される。基板（１１）は、非磁性下
地層として例えばＮｉ−Ｐの無電解メッキ下地層を設
け、その表面に鏡面加工（ポリッシュ加工）を施して使
用される。Ｎｉ−Ｐ層の厚さは、５０〜２０，０００ｎ
ｍ、好ましくは１００〜１５，００ｎｍの範囲とするの
がよい。なお、レーザテキスチャは、非磁性下地層なし
の基板表面に行うことも出来る。

【００２５】先ず、複数の基板回転機構（１０）、（１
０）…に各基板（１１）、（１１）…をセットし、移動
機構（６）及び基板回転機構（１０）の定速運転によ
り、一定回転数一定速度で基板（１１）を移動させる。
次いで、レーザビーム発振器（１）からのレーザビーム
を変調器（２）によってパルスレーザに変換し、更に、
偏向器（１２）によって偏向し、複数のレーザビーム分
割器（４）、（４）…及び複数の集光機構、（５）、
（５）…を通し、各基板（１１）、（１１）表面に照射
する。すなわち、基板表面においてスポット位置を高速
で振ることにより、基板の半径方向の広い範囲（ＣＳＳ
ゾーン）とトラック相当位置に対応する範囲に連続的に
突起の形成を行う。そして、斯かる連続的な突起形成を
複数の基板について同時に行うことが出来る。

【００２６】形成する突起の形状としては、頂部が凸状
に成された形状、特には、凸状の近傍に当該凸部と連な
る凹部を備えた形状が好ましい。斯かる微小突起を形成
する条件としては、レーザビームの出力が重要である。
そして、具体的なレーザビームの出力は、基板の表面材
質などによって異なるが、典型的なＮｉ−Ｐ層の場合
は、通常５０〜５００ｍｗ、好ましくは５０〜７００ｍ
ｗの範囲から選択され、また、平均照射時間は０．０４
〜１００μｓｅｃの範囲から選択される。ここで、平均
照射時間とは、１個の突起を形成させるのに必要な照射
時間を指す。なお、上記の条件を選択することにより、
底面が周方向に長い凸状の突起を形成することも可能で
ある。

【００２７】また、レーザビームのスポット径は、０．
２〜４μｍの範囲が好ましく、０．２〜１．５μｍの範
囲が特に好ましい。基板の回転数などは、生産性を考慮
して決定されるが、通常、基板の回転数は、９００〜７
２００ｒｐｍ、基板の移動速度は、移動機構（リニアス
ライダー）の移動速度として０．０３〜６０ｍｍ／ｓｅ
ｃの範囲から選択するのがよい。

【００２８】そして、本発明において、トラック信号用
突起は、周方向のトラック位置に対応させて設けられ
る。そして、トラック信号用突起は同心円状に形成され
る。なお、ＣＳＳ特性用突起の場合、突起密度は１０〜
１０⁸個／ｍｍ²、突起高さは１〜１００ｎｍの範囲か
ら選択するのがよい。

【００２９】本発明の磁気記録媒体においては、非磁性
下地層の上に磁性層が形成されるが、従来公知の磁気記
録媒体と同様に、非磁性下地層と磁性層の間に中間層を
形成し、また、磁性層の表面に保護層を形成し、当該保
護層の表面に潤滑剤を塗布するのが好ましい。中間層、
磁性層、保護層は、スパッタ法により形成され、これら
の一例としては、Ｃｒ中間層（厚さ１００ｎｍ）、Ｃｏ
−Ｃｒ−Ｔａ合金磁性層（厚さ５０ｎｍ）、カーボン保
護層（厚さ２０ｎｍ）が挙げられる。また、潤滑剤とし
ては、例えば、フッ素系液体潤滑剤（モンテエジソン社
製「ＤＯＬ−２０００」）が挙げられ、浸漬法により厚
さ２ｎｍ前後で保護層の表面に塗布される。

【００３０】本発明の磁気記録装置は、トラック信号用
突起の検出手段を備えている。突起検出手段は、ドライ
ブの磁気ヘッドに設けられるが、光学的遮断、磁気的手
段、または静電容量による検出手段の何れであってもよ
い。

【００３１】光学的検出手段としては、例えば、公知の
光ヘッドと同様の構成を採用することが出来る。すなわ
ち、磁気記録媒体の表面での反射光は、突起部で乱反射
されるため、ヘッドへの戻り光が減少する。そこで、ト
ラック半径の異なる二つの位置にレーザビームを照射
し、それぞれの反射光を２個の検出器（フォトダイオー
ド）で検出する。ビームスポットが突起を形成した半径
位置に一致する場合は、突起によって生じる光の強弱信
号が最大振幅で得られ、ビームスポットが隣合う突起を
形成した半径位置の中間に一致する場合は、突起によっ
て生じる光の強弱信号が最小振幅で得られる。そこで、
両検出器からの信号が同一レベルとなる様にヘッドを移
動させることにより、磁気ヘッドのギャップ部をトラッ
ク中心位置に制御することが出来る。

【００３２】磁気的検出手段としては、例えば、突起に
よるモジュレーションを検出する構成を採用することが
出来る。すなわち、突起部では磁気ヘッドの浮上高さが
減少して出力信号が周期的に増加するため、これを検出
することにより、磁気ヘッドの位置を検出することが出
来る。磁気的な読み取りを行うためには、トラック毎に
突起の形成パターンを順次変化させて記録を行う。この
際、最も単純には、周波数を順次変化させて記録させれ
ばよい。

【００３３】例えば、各トラックの外周側から中間位置
に周波数の異なる三種類の信号Ａ、Ｂ、Ｃを発生する突
起パターンを順次に形成する。これにより、磁気ヘッド
の読み取り信号には、突起によるモジュレーションが現
れる。通常、突起間隔は数μｍ以上であり、磁気記録の
信号波長は１μｍ以下であるため、モジュレーションを
信号として分離することが出来る。そして、モジュレー
ション信号を周波数成分毎に更に分離し、Ａ、Ｂ、Ｃの
突起パターンに対応する信号成分を取り出す。信号Ａと
信号Ｂとが検出されて信号Ａの成分が大きい場合は、磁
気ヘッドがトラックの中心位置から外周に偏位している
場合である。そこで、両信号成分が同一レベルとなる様
にヘッドを移動させることにより、磁気ヘッドのギャッ
プ部をトラック中心位置に制御することが出来る。

【００３４】静電容量による検出手段を採用する場合
は、磁気ヘッドに電極を設け、当該電極と磁気記録媒体
との間の静電容量の変化を測定すればよい。単一電極を
使用する場合は、上記の磁気的検出手段の場合と同様、
トラック毎に突起のパターンを順次に変化される必要が
ある。突起のパタンを単一とする場合は、磁気ヘッド側
に複数の電極を設ける必要がある。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。

【００３６】直径９５ｍｍのディスク状Ａｌ合金基板表
面に膜厚１５μｍのＮｉ−Ｐ無電解メッキを施した後、
表面粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ以下となる様に表面研磨を行
ってディスク基板を得、その片面のテキスチャ加工を行
った。

【００３７】使用したテキスチャ装置の構成は次の通り
である。すなわち、ディスク基板基板回転機構として２
基のスピンドルモータ、レーザビーム発振器としてＡｒ
ガスレーザビームチューブ（最大出力２ｗ）、変調器と
して電気光学変調素子（ＥＯＭ）、偏向器としてＡＯ
Ｄ、レーザビーム分割器としてビームスプリッタキュー
ブ、集光機構としてオートフォーカス（ＡＦ）システム
を組み合わせた対物レンズを使用し、最初の集光機構は
ビームスプリッタキューブと対物レンズとの組合せとし
て構成され、最後の集光機構は全反射ミラーと対物レン
ズとの組合せとして構成され、そして、両者は、移動機
構としての１基のリニアスライダーに搭載されて往復移
動し得る様に構成されている。

【００３８】ＣＳＳ特性用突起形成のためのテキスチャ
は、内周の１ｍｍの位置から２ｍｍ幅で施し、その条件
は、レーザビーム出力：４００ｍｗ、平均照射時間：
０．２３４μｓｅｃ、偏向速度：６４ｍｍ／ｓｅｃ、レ
ーザビームスポット径：１μｍ、基板回転数：３６００
ｒｐｍ、リニアスライダーの移動速度：０．６ｍｍ／ｓ
ｅｃとした。そして、トラック信号用突起形成は、レー
ザビーム出力を２００ｍｗに変更した形成した。

【００３９】レーザ干渉による表面形状測定装置（米国
ザイゴ社製「ＺＹＧＯ」）により、テキスチャ加工後の
基板の表面形状を観察した結果、凸状の近傍に当該凸部
と連なる凹部を備えた形状の微小突起が形成されている
のが確認された。また、ＣＳＳ特性用突起の平均突起密
度は９２６０個／ｍｍ²、平均突起高さは４０ｎｍであ
った。一方、トラック信号用突起の平均突起密度は２３
１０個／ｍｍ²、平均突起高さは２５ｎｍであった。

【００４０】スパッタ法により、上記の基板表面に順次
Ｃｒ中間層（厚さ１００ｎｍ）、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金
磁性層（厚さ５０ｎｍ）、カーボン保護層（厚さ２０ｎ
ｍ）を形成し、カーボン保護層の表面に厚さ２ｎｍのフ
ッ素系液体潤滑剤（モンテエジソン社製「ＤＯＬ−２０
００」）を浸漬塗布して磁気ディスクを得た。

【００４１】上記の磁気ディスクについて、ＣＳＳテス
ト前の静止摩擦係数（初期スティクション）及びＣＳＳ
２万回後の摩擦力を測定した。ＣＳＳテストは、ロード
グラム６ｇｆの薄膜ヘッド（スライダ材質：Ａｌ₂Ｏ₃
ＴｉＣ）を使用し、ヘッド浮上量２μインチの条件で行
った。また、グライドテスターを使用し、データゾーン
とＣＳＳゾーンの間のシーク時におけるヘッドの浮上安
定高さを評価した。初期スティクションは０．１９、Ｃ
ＳＳ２万回後の摩擦力は３ｇｆ、ヘッドの浮上安定高さ
は１．５μインチであった。

【００４２】また、公知の光ヘッドと同様に、トラック
半径の異なる二つの位置にレーザビームを照射し、それ
ぞれの反射光を２個の検出器（フォトダイオード）で検
出し、両検出器からの信号が同一レベルとなる様にヘッ
ドを移動させる機構のトラック信号用突起を検出する手
段を備えて成る磁気記録装置に上記の磁気ディスクをセ
ットし、磁気ヘッドのギャップ部をトラック中心位置に
制御した。結果は極めて良好であった。

【００４３】

【発明の効果】以上説明した本発明の磁気記録媒体にお
いては、テキスチャパターンと一緒にトラッキングサー
ボパターンを形成し得るため、製造コストが安価であ
る。また、本発明の磁気記録媒体は、レーザビームによ
って突起を形成しているため、特に高密度記録に適して
いる。更に、また、連続的なトラッキングサーボ信号の
検出は特に高トラック密度に適していることから、この
点からも、本発明の磁気記録媒体は特に高密度記録に適
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】突起形成装置の一例の説明図である。

【符号の説明】

１：レーザビーム発振器２：変調器３：タイミング制御部４：レーザビーム分割器５：集光機構６：移動機構７：レーザビーム分割器８：全反射ミラー９：集光機構１０：基板回転機構１１：基板１２：偏向器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者芳山龍一神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク状非磁性基板上に少なくとも非
磁性下地層と磁性層とを順次に形成して成る磁気記録媒
体において、基板または非磁性下地層の磁性層側の表面
に周方向のトラック位置に対応させて同心円状に突起を
形成して成ることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】突起がレーザビームの照射により形成さ
れたものである請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】ＣＳＳゾーンにレーザビームの照射によ
り形成された突起を有している請求項１又は２に記載の
磁気記録媒体。
【請求項４】請求項１に記載の磁気記録媒体を使用す
る磁気記録装置において、磁気記録媒体の突起をトラッ
キングサーボ信号として検出する手段を備えて成ること
を特徴とする磁気記録装置。