JPH02168401A - 磁気デイスク装置 - Google Patents

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］ 本発明は高密度磁気ディスク装置に係り、とくにトラッ
ク密度が高く信頼性に優れた磁気ディスク装置に関する
。

〔従来の技術〕

磁気ディスク装置の大容量化は近年著しく、およそ３年
で２倍の割合で増加している。装置の大容量化は線記録
密度とトラック密度両者の向上によって達成されてきて
いる。しかし線記録密度の向上のためにはヘッド媒体間
のスペーシングを縮める必要があり、すでに現在の装置
では０．２μｍ程度にまで小さくなっているが、これを
さらに０．１μｍ以上つめることは耐摺動の点から困難
である。すなわち現在以上に線記録密度を向上させよう
とする装置の信頼性は非常に低いものになってしまう０
本発明は磁気ディスク装置のトランク密度を大きく向上
させ、信頼性を失うこと無く装置の大容量化を図るもの
である。

トラック密度を向上させるためにトラック幅を小さくす
ると、信号／雑音化（Ｓ／Ｎ）は低下してしまう、とく
にヘッドの位置合わせ精度が悪く、信号が記録されたト
ラックからはずれて再生すると、外れた分だけ信号量が
減るだけでなくディスクの記録されていない部分の磁性
体の無秩序な磁化状態に起因するバックグラウンドの雑
音を拾うことになるのでＳ／Ｎは大幅に低下する。これ
はトラック幅が小さな領域では深刻な問題である。

トラック幅５μｍ程度までは従来技術によってディスク
装置が実現可能と考えられるが、これよりもトラック幅
が小さな領域ではＳ／Ｎをできるだけ改良する方法を開
発する必要がある。

従来、磁気ディスクのバックグラウンド雑音低減の原理
については、ニス、イー、ランバート等、１ルコーディ
ング　キャラクタリスティクス　オブ　サブミクロン　
ディスクリート　マクネティック　トランクス”、ペー
パー　エイチ　ビー１０、ダイジェスツ　オブ　ジ　イ
ンターマグコンファレンス、　１９８７（Ｓ、　Ｅ、Ｌ
ａｍｂｅｒｔ、　、　Ｌ。

５ａｎｄｅｒｓ、　Ａ、　Ｍ、　Ｐａｔｌａｃｈ、　ａ
ｎｄ　Ｍ、　Ｔ＋Ｋｒｏｕｎｂｉ。

“Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
ｓ　ｏｆ　ＳｕｂｍｉｃｒｏｎＤｉｓｃｒｅｔｅ　Ｍａ
ｇｎｅｔｉｃ　Ｔｒａｃｋｓ”、　Ｐａｐｅｒ　ＩＩＢ
−１０゜Ｄｉｇｅｓｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｍ
ａｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、　１９８７）に記載があ
る。

また特開昭６１−２４０２１にはトラック間に四部パタ
ーンを設けて高密度の磁気記録をおこなう磁気ディスク
が開示されている。

上記従来技術は記録媒体のみの考察であって磁気ディス
ク装置をどの様に構成するかについては考慮されておら
ず特にパータンを有する媒体に適したトラッキングの手
段については考察されていなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は高トラツク密度で高Ｓ／Ｎを実現する信頼性の
高い磁気ディスク装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の磁気ディスク装置は、凸部パターンが形成され
た磁気ディスクと、該磁気ディスク面上に間隔を設けて
配置され、上記パターンの幅よりも大きくパターンのピ
ッチより小さいトラック幅を有する記録再生ヘッドと、
上記磁気ディスクを回転せしめる手段と、上記記録再生
ヘッドを開動し、記録再生ヘッドからの信号を再生する
記録再生回路とにより構成される。

本願発明の望ましい態様では、ヘッドのトラックからの
位置ずれ量が記録再生ヘッドのトラック幅と、凸部パタ
ーンの幅の差より小さくなるよう構成されている。

本願発明の望ましい態様では、パターンの幅より小さい
トラック幅を有するサーボヘッドと、該サーボヘッドか
らの信号に基づきトラッキング制御を行なうトラフキン
グ回路を有する。

本願発明の別の望ましい態様では、記録再生ヘッドは複
数あり、前記磁気ディスクの複数の凸部パターン上に同
時にアクセスされ、各記録再生ヘッドの動作ピッチは記
録再生パターンのピッチの整数倍であるように構成され
ている。

本願発明の別の望ましい態様では、磁気ディスクが面方
向に複数間隔を設けて積層され、同期回転するよう構成
されている。

［作用］ 本発明に用いる磁気ディスクは例えば、あらかじめトラ
ック幅に対応した線幅に凸部パターン形成された基板を
用い、この上に記録磁性膜を簿く形成する。スパッタ法
など通常の膜形成法では。

はぼ凸部パターンの形状をなぞって段差のある磁気記録
磁性膜が得られる。

また記録再生を行うためのヘッドの幾何学的トラック幅
はパターンのピッチよりも小さく、パターン幅よりも大
きく取る。このようなヘッドは前記Ｓ、　Ｅ、　Ｌａｍ
ｂｅｒｔらが提案した記録磁性膜をパターニングした磁
気ディスクに対しても有効である。

パターニングされた基板上に形成された磁性膜はパター
ン形状をなぞって段差を生じる。したがってこのディス
クに記録再生する場合、パターン上ではヘッド−記録磁
性膜間のスペーシングが小さいため信号は強く記録再生
され、パターンからはずれた段差下ではスペーシングが
大きいため位置ずれによる余分な信号は記録されにくく
、また雑音を拾いにくい。

ヘッドはディスク基板のパターン間の間隔分だけ位置ず
れ軛しても、同一トラックに同じだけの信号を書くこと
ができ、同一トラックから同じだけの信号を再生できる
ので１位置ずれによるＳ／Ｎの劣化がない。したがって
、同じトラック密度に対して有効なトラック幅を広く取
ることができる。

本発明で用いる磁気ディスクは、隣接するトラック間の
磁気特性がトラック部分の磁気特性と異なっており、望
ましくはトラック間の媒体部分には記録能力がほとんど
無い磁気ディスクであればよい、このような磁気ディス
クはたとえばイオン打ち込み技術を応用して作ることが
できる。

本発明の磁気ディスク装置は、上記磁気ディスクを用い
、ヘッドがわずかに位置ずれしてもＳ／Ｎが劣化しない
ような記録再生ヘッドと磁気ディスクの構成、及びトラ
ッキング手段を有する。

本発明の構成によ、れば、記録再生ヘッドのトラック幅
は、ａ気ディスクの凸部パターン幅よりも大きく構成さ
れ、ヘッド位置がトラックから微小量ずれても一定量の
信号を記録再生できる。さらに、ヘッドのトラック幅は
パターンのピッチより小さいため、隣接トラックからの
クロストークを防ぐことができ、さらにヘッドのトラッ
クからの位置ずれ量を記録再生ヘッドのトラック幅と凸
部パターン幅との差より小さく制御することで、Ｓ／Ｎ
の変動を防ぐことができる。

また、磁気ディスク装置をマルチトラック型ヘッドによ
り構成することで、トラックずれの制御を効率的におこ
なうことができる。

〔実施例〕

実施例１ 第１図は本発明の磁気ディスク装置の構成図である。第
１図（ｂ）は全体構成の概要図を示す。

シリンダｌＯＯに複数のディスク１０１が取りつけられ
ている。ディスクの詳細は第１図（ａ）に示されるもの
で、記録再生に用いられるパターン１０３と、トラッキ
ングに用いられるサーボ用パターン１０５とからなる０
本実施例では、１枚のディスク片面の最外周にサーボ用
パターンを設け、他の部分はすべて記録再生用パターン
とした。パターン寸法とヘッドの寸法との関係は図に示
されるように、記録再生用ヘッドの幅のディスクパター
ンよりも若干広めに、サーボ用ヘッドの幅はディスクパ
ターンよりも若干狭くしである。ここで記録再生用パタ
ーンの幅は約０．５μｍ以下、ディスク・ヘッド間隔は
０．１μｍ以上である。サーボヘッドはトラック内に２
つの素子を有するデュアルエレメント構成（トラック幅
方向に２つのヘッド素子を有し各々の素子から出力を得
る）とした、このサーボ用パターンには全面に信号を記
録しておく、サーボヘッドがパターンからずれると、ず
れた側の素子出力が低下することから位置ずれを検出す
る。このサーボ信号で記録再生用ヘッドを移動してトラ
ッキングを行なった。これはいわゆるサーボ面サーボ方
式である。

本願発明のディスク装置では後に示す理由によりヘッド
のトラック幅とディスクのパターン幅の差よりもトラッ
クずれ量を小さくすることが望ましいが、サーボについ
てはこのようにデュアルエレメント構成とすることによ
って位置ずれ量を制御できる。サーボ用パターンを各記
録再生面に設はデータ面サーボを行えばトラッキング精
度は向上するが、トラッキングの系は複雑になる。

本発明が対象とするトラック幅が狭い場合はディスクに
予め形成されたトラックに再現性よく位置決めすること
は難しい、マルチトラック型ヘッドの場合は、位置決め
の困難さを緩和することができる０例えばマルチトラッ
クの複数のヘッド素子のうちの一つをトラッキング用の
データを検出するために用い、マルチトラックヘッド全
体を磁気ディスクに形成された複数のパターンに同時に
アクセスすれば１個々にアクセスする場合よりも有利で
ある。このような方法を実現するには、マルチトラック
型ヘッドの各ヘッド素子のピッチを磁気ディスクに形成
された磁性体膜のパターンピッチのほぼ整数倍とし、必
ずヘッドのトラックとディスクのパターンが対応するよ
うにしておけばよい。

また磁気ディスクに形成されたパターンはトラッキング
のための情報を予め、書き込んでおけばよい、トラッキ
ングの方法としてはトラッキング用ヘッド素子のトラッ
ク幅は他の記録再生用のヘッド素子とは変えるか、また
は対応するトラッキング情報を書き込んだ磁気ディスク
のパターン幅を変え、ヘッドのトラック幅を磁気ディス
クのパターン幅よりも小さめにし、磁気ディスクのパタ
ーンエツジを検出する方法が本発明の磁気ディスクシス
テムに適している。

このようなトラッキングパターンは、複数のディスクが
取付けであるシリンダに少なくとも１本以上必要で、よ
り正確なトラッキングを行うには各ディスク面に１本以
上が必要である。マルチトラックヘッドでマルチトラッ
クの内の１つをトラッキングに用いる場合はトラック数
だけはなれたパターンをトラッキングパターンとすれば
より正確なトラッキングができる。なおトラッキングパ
ターンを入れる位置は耐摺動の点から最外周とすること
が望ましい。

また、一般に装置の大容量化にはこれに見合ってデータ
の転送速度を高めることが要求される。

しかし線記録密度を保ったままトラック密度を向上させ
るだけは転送速度は高くならない。転送速度はディスク
の回転数を高めることによっても増大できるが、これも
耐摺動の点からは望ましくない、しかし、同時に複数の
トラックにアクセス可能なマルチトラック方式を併用す
れば転送速度の向上を図ることができる。したがって本
発明を用いて、耐摺動の問題を回避しながら装置容量を
増すと同時に転送速度を高めることができる。

以下本発明に用いる磁気ディスクと記録再生ヘッドの関
係を第５図を参照して説明する。ディスクはパターンを
切った基板［１］上にＣｏＮｉ記録媒体［２］を被着さ
せたものを用いた。基板はガラス［３］上にホトレジス
トパターン（有機ポリマー）［４］を形成したものであ
る。基板は直径１３０ｍｍ、厚さ２ｍｍ、パターンの寸
法は幅ｗ＝、６ｐｍ、高さｈ＝０．０８μｍ、パターン
間隔ｓ＝０．５μｍで同心円状である。またパターンピ
ッチはｐ＝ｗ＋ｓ＝２．１μｍである。このような基板
は光ディスクと同様の技術によって作製することができ
る。すなわち、ガラス基板上にホトレジスト膜をスピン
コードし、これにレーザビームを用いてパターンを切る
。工業的には、レーザビームでパターンを切った基板は
原版とし、これからレプリカを取ることによって、大量
に安くパターンピッチされた基板を作ることができる。

光を透過するガラスを基板材料とし、光を照射すること
によって重合が起こる有機ポリマーを用いることによっ
て、容易にパターンの転写が可能であり、工業的に優れ
た方法である。

ＣｏＮｉ記録媒体はスパッタ法によって基板上に被着し
た。ただしホトレジストの上に直接膜形成すると、優れ
た磁化特性が得られない場合があるので、本実施例にお
いてはＣｒを結晶配向制御層として設けた。一般にこの
ような層を設けることが望ましいｅ　Ｃｏ　Ｎ　ｘ記録
媒体の厚みｔは５００人である。この媒体の保磁力は９
８００ｅであった。

磁気ヘッド［５］は幾何学的トラック幅Ｔｗが、８μｍ
の薄膜ヘッドである。このトラック幅Ｔｗは本実施例の
磁気ディスクのパターン幅、６μｍよりも大きく、パタ
ーンピッチ２．１μｍよりも小さく取っである。磁極材
料は飽和磁束密度９．５ｋＧのパーマロイ、上下部磁極
［６，７］厚みは各、２μｍ、０．８μｍ、光学的磁気
ギャップ［８］長は０．２μｍである。一般に用いられ
ている加工技術では磁極パターンにテーパがついてしま
う、この場合のトラック＠Ｔｗは、実効的な効果から、
上部磁極の下部磁極に面した辺の長さと取ればよい６本
実施例のヘッドは半導体製造技術と同じホトリソグラフ
ィを用いて作ることができる。

ヘッドは媒体上に相対速度１２ｍ／ｓ、最近接距離０．
１５μｍで浮上させた。

このような系について線記録密度３０ｋＰＣＩにおける
Ｓ／Ｎを調べた。まず、あるトラックに記録を行い、次
に磁気ヘッドをトラック幅方向に移動しながら再生出力
と雑音の変化を求めた。磁気ヘッドの移動にはピエゾ素
子を用いた。移動量はレーザ測長機により測定した。ま
た、再生出力および雑音の測定にはスペクトラムアナラ
イザを用い、雑音の測定帯域は線記録密度に対応する記
録周波数の２倍までを取った。雑音はヘッド雑音および
回路系の発生する雑音は差し引き、いわゆる媒体雑音で
評価した。

第２図に測定結果を実線で示す。図の横軸はヘッドの移
動量、縦軸は信号／雑音比（Ｓ／Ｎ）の変化を相対値で
示す。ヘッドがパターン幅の１０％程度の０．２μｍ位
置ずれしてもＳ／Ｎは全く劣化しないことがわかる。こ
のように装置の動作状態において、ヘッドが位置ずれし
てもＳ／Ｎが劣化しないことが本発明の特徴である。比
較のために従来の媒体を用いたときの結果を第３ｖ４に
示した。ヘッドがわずかに位置ずれすると、Ｓ／Ｎは大
きく劣化してしまうことがわかる。

磁気ディスク基板に形成するパターンの高さを変えて、
同様の条件の実験を行った結果を第４図に示す０図の横
軸はパターンの高さり、縦軸は０．２μｍ位置ずれした
ときのＳ／Ｎの変化量で示した。この結果から、パター
ンの高さｈは５００Å以上でとくに本発明の効果が大き
いことが分かる。

基板に切るパターンをスパイラル状にするか、円心円上
にするかは信号の記録フォーマットや基板加工法に関係
しているが、本発明の効果には変わりが無い。

なお、本発明においてもヘッドの位置決めを精度よく行
うことが重要な課題である。位置決め精度はとなりあっ
たパターンの影響をさけるため、ヘッドのトラック幅と
ディスクのパターン幅との差よりも小さくすることが望
ましい０本実施例で言うと、位置決めをトラック幅の１
０％である０、２μｍ以下で行うことが望ましい。

実施例２ 実施例１と同じ媒体系を用い再生用のヘッドに磁気抵抗
効果型（ＭＲ）型の検出器を使って、ディスク装置を構
成した。磁気抵抗効果は媒体速度にはよらないので、ヘ
ッド媒体間の相対速度が低くなると通常の誘導型ヘッド
に対して磁気抵抗効果型ヘッドの方が有利になる。耐摺
動性は相対速度に関係しており一般に相対速度の低い方
が耐摺動性は高いので、磁気抵抗効果型ヘッドは信頼性
の点から有利であるといえる。しかし、通常の媒体と磁
気抵抗効果型ヘッドとを組み合せた場合はオフトラック
雑音が大きいという問題があった。

本発明のようにパターン化された媒体を用いると。

再生ヘッドが記録トラックからずれた場合のオフトラッ
ク雑音は格段に小さくなるので高記録密度の達成が可能
であり、しかも高い信頼性が得られる。

（発明の効果〕 本願発明によれば、トラック密度が高く、信頼性に優れ
た磁気ディスク装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の記録媒体のトラックとヘッドの
関係を示す概念図、第１図（ｂ）は本願発明の磁気ディ
スク装置の構成図、第２図は本発明のヘッドの移＠ｌｌ
量とＳ／Ｎ変化量の関係を示すグラフ、第３図は従来の
記録媒体におけるヘッドの移動量とＳ／Ｎ変化量の関係
を示すグラフ、第４図は本発明の記録媒体のパターン高
さとＳ／Ｎ変化量の関係を示すグラフ、第５図は本発明
のヘッドと記録媒体の関係を示す断面図。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、凸部パターンが形成された磁気ディスクと、該磁気
   ディスク面上に間隔を設けて配置され、上記パターンの
   幅よりも大きくパターンのピッチより小さいトラック幅
   を有する記録再生ヘッドと、上記磁気ディスクを回転せ
   しめる手段と、上記記録再生ヘッドに信号を供給し、記
   録再生ヘッドからの信号を再生する記録再生回路とを有
   する磁気ディスク装置。 ２、前記凸部パターンの高さが５００Å以上、前記記録
   再生ヘッドと磁気ディスク間の距離が０．１μｍ以上で
   ある請求項１記載の磁気ディスク装置。 ３、前記記録再生ヘッドは、前記線状凸部の線方向に記
   録ヘッドと再生ヘッドが併置されており、両方のヘッド
   のトラック幅が、前記パターンの幅よりも大きくパター
   ンのピッチより小さい請求項１又は２記載の磁気ディス
   ク装置。 ４、前記再生ヘッドは磁気抵抗効果型ヘッドである請求
   項３記載の磁気ディスク装置。 ５、記録再生時における前記記録再生ヘッドの前記凸部
   パターンからの位置ずれ量は、前記記録再生ヘッドのト
   ラック幅と前記凸部パターンの幅の差より小さい請求項
   １乃至４のうちいずれかに記載の磁気ディスク装置。 ６、前記位置ずれ量は、前記記録再生ヘッドのトラック
   幅の１０％以下である請求項５記載の磁気ディスク装置
   。 ７、前記記録再生ヘッドのトラック幅は５μｍ以下、前
   記位置ずれ量は０．２μｍ以下である請求項６記載の磁
   気ディスク装置。 ８、前記パターンの幅より小さいトラック幅を有するサ
   ーボヘッドと、該サーボヘッドからの信号に基づきトラ
   ッキング制御を行なうトラッキング回路を有する請求項
   ５記載の磁気ディスク装置。 ９、記録再生ヘッドが情報を記録再生する記録再生用パ
   ターンと、サーボ信号が記録されたサーボ用パターンを
   有し、記録再生用パターンとサーボ用パターンは幅が異
   なる請求項８記載の磁気ディスク装置。 １０、磁気ディスクの最外周にサーボ用パターンを有す
   る請求項９記載の磁気ディスク装置。 １１、前記パターンは全て同一の幅を有し、記録ヘッド
   及び再生ヘッドのトラック幅と、サーボ用ヘッドのトラ
   ック幅が異なる請求項８記載の磁気ディスク装置。 １２、前記パターンは同心円状パターンである請求項８
   記載の磁気ディスク装置。 １３、前記パターンはスパイラル状パターンである請求
   項８記載の磁気ディスク装置。 １４、前記サーボヘッドは、前記線状凸部の幅方向に二
   つのヘッドが併置されたデュアルエレメント構成である
   請求項８記載の磁気ディスク装置。 １５、前記記録再生ヘッドは複数あり、前記磁気ディス
   クの複数の凸部パターン上に同時にアクセスされ、各記
   録再生ヘッドの動作ピッチは記録再生パターンのピッチ
   の整数倍である請求項８記載の磁気ディスク装置。 １６、前記磁気ディスクが面方向に複数間隔を設けて積
   層され、同期回転するよう構成された請求項１５記載の
   磁気ディスク装置。 １７、前記各磁気ディスク上に少なくとも１つの記録再
   生ヘッドが配置されている請求項１６記載の磁気ディス
   ク装置。