JP2003157502A

JP2003157502A - 磁気記録装置および磁気記録書き込み方法

Info

Publication number: JP2003157502A
Application number: JP2001358561A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Naito; 勝之内藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-11-22
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度化可能で、書き込みミスの少ない磁気
記録装置および磁気記録書き込み方法を提供する。【構成】所定の熱伝導率を有する非磁性領域と、前記
非磁性領域で分離され、前記非磁性領域よりも高い熱伝
導率を有する記録セルが周期的に配列して記録トラック
を形成した磁気記録媒体と、少なくとも１つの前記記録
セルを加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱さ
れた記録セルに磁場を印加する磁場印加手段と、前記加
熱手段により加熱された記録セルの保磁力が前記磁場印
加手段から印加される磁場よりも低い温度範囲にあると
きに、磁場が印加されるように、前記加熱手段による加
熱から前記磁場印加手段による磁場印加までのタイミン
グを制御する制御器とを有する磁気記録装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高密度記録が可能な
記録装置および磁気記録書き込み方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】パソコンなど情報機器の飛躍的な機能向
上により、ユーザーの扱う情報は著しく増大してきてい
る。このような状況により、従来より飛躍的に記録密度
の高い記録再生装置に対する期待は高まるばかりであ
る。記録密度を向上させるためには、記録媒体において
記録を書きこむ単位である一つの記録マークの大きさを
微小化することが必要である。しかし、従来の記録再生
装置において記録マークの微小化は大きな困難に直面し
ている。

【０００３】例えばハードディスク装置のように磁気記
録媒体を用いた磁気記録の場合には、記録層には粒度分
布の広い多結晶体を用いている。しかし結晶の熱揺らぎ
のため、小さい多結晶体では記録が不安定となる。記録
セルが大きい場合は問題ないが、記録マークが小さいと
記録の不安定性やノイズの増大が生じてしまう。これは
記録マークに含まれる結晶粒の数が少なくなり、かつ記
録マーク間の相互作用が相対的に大きくなることが要因
となっている。この問題を防ぐためには、熱ゆらぎに強
く小さい結晶粒がそろった媒体を用いればよい。しか
し、このような媒体では書き込みに非常に大きな磁界が
必要になり、結果的に書き込めなくなるといった問題が
生じる。

【０００４】熱ゆらぎに強く小さい結晶粒のそろった多
結晶媒体やＳｉＯ₂のようなマトリックス中に微小粒子
が分散したグラニュラー媒体に対しては、加熱して保磁
力を低下させて書き込み、急冷することによってその記
録を保持させる方法が提案されている。この方法は熱ア
シスト磁気記録と呼ばれる。熱を与える手段としては近
接場光を照射する方法や電子線を照射する方法が挙げら
れる。これらの方法は加熱スポットを小さくできること
から高密度記録に有利である。しかし、熱アシスト記録
においては、熱の印加と記録磁界印加のタイミングが極
めて難しく、加熱して保磁力を下げて記録磁界で信号を
書き込んでも、急冷がうまくいかないと記録が消去され
る。

【０００５】これに対しては、特開２００１−１８９０
０２において加熱手段と磁場印加手段とのタイミング関
係が示された記録装置が開示されている。しかし、この
ような記録装置を用いても、記録媒体においては厳密な
熱設計が必要になる。しかも、記録密度を上げるために
はトラック幅を小さくするため、必然的に隣接トラック
間との干渉が大きくなり、加熱によるクロスイレースが
特に問題となる。

【０００６】一方、熱揺らぎに対する対策として、あら
かじめ記録材料を非記録材料により分断し、比較的大き
な体積を有する単一の記録材料粒子を単一の記録セルと
して記録再生を行うパターンドメディアが提案されてい
る（Ｓ．Ｙ．Ｃｈｏｕｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．，７６（１９９４）ｐｐ６６７３；ＵＳＰａｔ
ｅｎｔ５，８２０，７６８および５，９５６，２１
６；Ｒ．Ｈ．Ｍ．Ｎｅｗｅｔａｌ．，Ｊ．Ｖａｃ．
Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．，Ｂ１２（１９９４）ｐｐ３
１９６；荻野谷他，特開平１０−２３３０１５号公
報）。記録密度が上がり、記録セル体積が減ると、パタ
ーンドメディアにも高保磁力の媒体が必要になると考え
られる。そのため熱アシスト記録とパターンドメディア
を組み合わせた例も開示されているが、加熱手段と磁場
印加手段とのタイミング関係は問題である。またパター
ンドメディアの場合には記録のタイミングがずれると、
記録セルが固定されているため、記録ミスが生じやすい
といった問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、Ｔｂ
ｐｓｉ級の記録密度を実現するために、パターンドメデ
ィアや、熱アシスト記録は有効な手段であるが、加熱と
磁場印加のタイミングや記録タイミングのずれの制御は
十分ではない。

【０００８】本発明の目的は、高密度化が可能で、書き
込みミスの少ない磁気記録装置および磁気記録書き込み
方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る磁
気記録装置は、所定の熱伝導率を有する非磁性領域と、
前記非磁性領域で分離され、前記非磁性領域よりも高い
熱伝導率を有する記録セルが周期的に配列して記録トラ
ックを形成した磁気記録媒体と、少なくとも１つの前記
記録セルを加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加
熱された記録セルに磁場を印加する磁場印加手段と、前
記加熱手段により加熱された記録セルの保磁力が前記磁
場印加手段から印加される磁場よりも低い温度範囲にあ
るときに、磁場が印加されるように、前記加熱手段によ
る加熱から前記磁場印加手段による磁場印加までのタイ
ミングを制御する制御器とを有することを特徴とする。

【００１０】本発明の他の態様に係る磁気記録書き込み
方法は、相対的に低い熱伝導率を有する非磁性領域で分
離された相対的に高い熱伝導率を有する記録セルが周期
的に配列して記録トラックを形成した磁気記録媒体に対
して、加熱手段により連続的に記録セルを加熱した後、
磁場印加手段により記録セルに磁場を印加して磁気記録
を書き込む方法において、前記記録セルが磁場印加手段
による書き込みが可能な温度から不可能な温度に変化す
る周波数と、前記磁場印加手段の記録周波数とを同一に
設定したことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】熱アシスト記録においては、書き
込み時に媒体が加熱され、記録の書き込みをしない隣接
記録セルも同時に加熱される。そのため、通常の記録媒
体と比較して隣接記録セルの記録が破壊されやすい。

【００１２】これに対して、本発明において用いられる
磁気記録媒体のように、非記録材料で互いに分離して形
成された記録セルが周期的に配列して記録トラックを形
成している場合には、記録の破壊が起こりにくい。ま
た、非磁性領域の熱伝導率が記録セルの熱伝導率よりも
低いと、記録セル内の温度は一定になりやすいので、記
録磁界の印加タイミングに対してディスクリート的に保
磁力が変化し、磁場印加により安定に記録することがで
きる。

【００１３】本発明において用いられる磁気記録媒体
は、互いに隣り合う記録トラック上に位置する最近接の
２つの記録セルの中心がトラック方向に沿って１／２周
期ずれていることが好ましい。このような磁気記録媒体
では、記録セル間の距離を離すことが可能であり、さら
に記録破壊が起こりにくい。

【００１４】本発明において用いられる磁気記録媒体
は、複数の記録トラックが集合したトラック帯と、トラ
ック帯間を分離する非記録材料または記録材料で形成さ
れた分離帯とを有することが好ましい。このような磁気
記録媒体は、アドレスが容易になるし、また自己組織化
分子を用いて容易に製造できる。

【００１５】本発明において用いられる加熱手段や磁場
印加手段としては、例えば特開２００１−１８９００２
に開示されたものが挙げられる。

【００１６】加熱手段は特に限定されないが、近接場光
または電子線が好ましい。加熱手段として近接場光や電
子線を用いると、極めて小さいトラック幅を加熱するこ
とができる。特に、記録媒体を直接加熱することが可能
で、記録媒体表面に存在する潤滑剤へのダメージが少な
い近接場光が最も好ましい。

【００１７】磁場印加手段としては、例えば通常のハー
ドディスク装置に用いられるのと同様な磁気ヘッドが挙
げられる。

【００１８】加熱手段および磁場印加手段の磁気記録媒
体に対する相対位置は駆動装置、たとえば圧電素子を含
むアクチュエータによって調整される。

【００１９】加熱手段および磁場印加手段によって、記
録セルを加熱し磁場を印加しながら一定数（１セルでも
２セル以上でもよい）の記録セルにのみ記録するように
すれば、加熱手段や磁場印加手段を大きくでき、これら
の製造が簡単になる。また、熱エネルギーや磁場を大き
くすることができるため、より高速、高密度の記録が可
能となる。

【００２０】制御器は、加熱手段により加熱された記録
セルが、磁場印加手段から印加される磁場よりも低い保
磁力を示す温度範囲にあるときに磁場が印加されるよう
に、加熱手段による加熱から磁場印加手段による磁場印
加までのタイミングを制御する。例えば加熱手段、磁場
印加手段および読み取りヘッドとが一体化されたヘッド
を用い、読み取り手段が読み取ったタイミングと、磁場
印加するタイミングとのずれの量を変化させることで、
加熱から磁場印加までのタイミングを制御することがで
きる。また、制御器は、加熱手段としての近接場光や電
子線の強度、磁場の強度、媒体と磁場印加手段との相対
速度を制御してもよい。具体的な制御器としては、シス
テムＬＳＩが用いられる。制御器は、磁気記録装置を組
み立てた後、書き込み、読み出しをトライして、最適シ
ステムを自己学習する機能を有することがさらに好まし
い。

【００２１】なお、制御器によるタイミング制御は、記
録媒体への記録のたびに自動的に行わせても良いし、記
録精度が所定値以下に低下した時に自動的に行わせても
良い。あるいは使用環境温度が変化した時などに使用者
の判断で制御器を作動させても良い。

【００２２】また、本発明に係る磁気記録書き込み方法
では、加熱手段により連続的に記録セルを加熱した後、
磁場印加手段により記録セルに磁場を印加して磁気記録
を書き込む際に、記録セルが磁場印加手段による書き込
みが可能な温度から不可能な温度に変化する周波数と、
磁場印加手段の記録周波数とが同一に設定されている。

【００２３】このように、一定数（１セルでも２セル以
上でもよい）の記録セルが磁場印加手段による書き込み
が可能な温度から不可能な温度に変化する周波数が、磁
場印加手段の記録周波数と同一になっていると、選択的
に一定数の記録セルのみに記録することが可能となる。
これにより、磁場印加手段と分離した記録セルの相対位
置が若干ずれたとしても、記録セルにミスなく記録する
ことが可能となる。

【００２４】図１を参照して本発明の一実施形態に係る
磁気記録装置を説明する。図１の下方には磁気記録媒体
上の記録トラックの平面図を示す。記録媒体１１には、
複数の記録セル１２が記録材料よりも熱伝導率の低い非
記録領域１３で互いに分離して形成されている。図１の
上方には磁気記録媒体の上方に配置される加熱手段１４
および磁場印加手段としての書き込み磁極１５を示す。
制御器１６によって、加熱手段１４による加熱から書き
込み磁極１５による磁場印加までのタイミングが制御さ
れる。すなわち、加熱手段１４により加熱された記録セ
ル１２が、書き込み磁極１５から印加される磁場よりも
低い保磁力を示す温度範囲にあるときに磁場が印加され
る。図１の中央部には記録セル１２の保磁力（太い実
線）と書き込み磁極１５から印加される磁界強度（破
線）を示す。また、細い実線は記録セルが分離されてい
ない連続媒体における保磁力の変化を示している。

【００２５】図１に示されるように、非磁性領域１３の
熱伝導率が記録セル１２の熱伝導率よりも低いので、記
録セル１２内の温度が一定になりやすく、記録セル１２
は記録磁界の印加タイミングに対してディスクリートに
太い実線で示すようなほぼ一定の保磁力を有するように
なる。また、記録セル１２が書き込み磁極１５による書
き込みが可能な温度から不可能な温度に変化する周波数
と、書き込み磁極１５の記録周波数とが同一に設定され
ている。図１では、所定の温度範囲にある記録セル１２
上に書き込み磁極１５が配置され、書き込みが行われる
ことを示している。このため、書き込み磁極１５と記録
セル１２との相対位置が若干ずれたとしても、書き込み
が可能な温度にある記録セル１２の一部に磁場が印加さ
れていれば、記録セル１２にミスなく記録することが可
能となる。なお、図１は１つの記録セルに書き込みを行
う場合を示しているが、２つ以上の記録セルに書き込み
を行うようにしてもよい。

【００２６】本発明に係る磁気記録媒体は例えば以下の
ような方法によって作製することができる。すなわち基
板上に、連続的または断続的な溝領域または特定の化学
成分を含む帯領域を形成した後、溝領域または帯領域に
自己組織化分子または微粒子の２次元的な規則配列構造
を形成し、規則配列構造に対応する記録セルを形成する
ことにより容易に製造できる。

【００２７】磁気記録材料としては、ＣｏＰｔ、ＳｍＣ
ｏ、ＦｅＰｔ等の高Ｋｕ材料が好ましく、ＮｉＦｅ、Ｃ
ｏＺｒＮｂなどの軟磁性裏打ち層を下地として有するも
のが好ましい。非記録材料としては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ
₃、有機ポリマーなどが用いられる。

【００２８】溝領域または帯領域の幅は、複数の記録ト
ラックを含む記録帯が安定に作製でき、かつシーク等が
容易で、かつ記録密度が高まるようにすることが好まし
い。このためには溝領域または帯領域の幅は３０ｎｍ〜
１０μｍが好ましく、１００ｎｍ〜１μｍがさらに好ま
しい。

【００２９】溝領域または帯領域間を分離する分離帯は
非記録材料からなっていてもよいし、記録領域と同一の
記録材料からなっていてもよい。分離帯が非記録材料か
らなる場合、読み出しヘッドが複数の記録帯を横切る度
に、周期的に信号がない領域が現れることを利用して記
録帯のシークが容易になる。分離帯が記録セルと同一の
記録材料からなる場合、分離帯に記録帯のアドレス情報
を記録することが可能となる。

【００３０】本発明の磁気記録媒体は、化学反応により
記録層の一部を不揮発性の反応物に変えることにより記
録セルを形成するという方法で製造することもできる。
この方法では、平坦な磁気記録媒体が容易に得られる。
化学反応としてはＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの磁気記録媒体
の場合には、フッ素化反応などのハロゲン化反応、酸
化、窒化などが好ましい。化学反応を起こした部分では
記録特性が失われ、読み出し手段によって明確に記録セ
ルと区別することができる。

【００３１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。

【００３２】［実施例１］図２（Ａ）および（Ｂ）に本
実施例における磁気記録媒体の断面図および平面図をそ
れぞれ示す。

【００３３】図２（Ａ）に示すように、ガラスディスク
基板２１上に、ＣｏＺｒＮｂからなる軟磁性層２２が形
成されている。この軟磁性層２２はヒートシンクとして
も機能し、記録セルの急冷に寄与する。軟磁性層２２上
には、Ｆｅ−Ｐｔからなる磁気記録セル２３がＳｉＯ₂
からなる非記録領域２４で互いに分離されて形成されて
いる。これらの上にはカーボン保護膜２５が形成されて
いる。

【００３４】図２（Ｂ）に示すように、磁気記録媒体の
表面には非記録材料（ＳｉＯ₂）からなる分離帯２６に
よって分離された記録トラック帯２７が形成されてい
る。記録トラック帯２７内には、記録セル２３がトラッ
ク方向に周期的に配列して形成された記録トラックが複
数含まれている。この図に示されるように、互いに隣り
合う記録トラック上に位置する最近接の２つの記録セル
の中心がトラック方向に沿って１／２周期ずれている。
記録セルの直径は２０ｎｍであり、記録セルと記録セル
との間隔は１０ｎｍである。

【００３５】図３に本実施例における磁気記録装置を概
略的に示す。上記で作製した磁気ディスク３１はスピン
ドルモーター３６に装着されて回転するようになってい
る。磁気ディスク３１上にはスライダヘッド３５が配置
され、このスライダヘッド３５には加熱手段としての近
接場光照射手段（光源は波長６５０ｎｍの面発光レーザ
ー）３２、磁場印加手段としての単磁極書き込みヘッド
３３、および読み出し用の磁気センサー（プレーナ型の
ＧＭＲ素子）３４が一体化されて搭載されている。

【００３６】スライダヘッド３５の媒体対向面では、縦
２０ｎｍ、幅８０ｎｍの近接場光照射手段、縦２０ｎ
ｍ、幅５０ｎｍの単磁極書き込みヘッド、および縦２０
ｎｍ、幅２０ｎｍのＧＭＲ素子が形成されている。近接
場光照射部と単磁極書き込みヘッドは１００ｎｍ離れて
おり、ＧＭＲ素子と単磁極書き込みヘッドは２００ｎｍ
離れている。

【００３７】スライダヘッド３５は圧電素子を構成要素
とする２段アクチュエータ（図示せず）によって位置決
めされる。近接場光の強度、磁場強度、それらの印加タ
イミング、ディスクと記録手段の相対速度は制御器（図
示せず）で制御される。

【００３８】本実施例では、書き込み、読み出しをトラ
イすることによって制御器に学習させ、記録セル１つず
つに任意の信号を書き込むことが可能であった。また書
き込みミスも１０^-5以下にすることができた。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
密度化が可能で、書き込みミスの少ない磁気記録装置お
よび磁気記録書き込み方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における磁気記録装置を説
明する図。

【図２】実施例１における磁気記録媒体の断面図および
平面図。

【図３】実施例１における磁気記録装置を示す断面図。

【符号の説明】

１１…記録媒体１２…記録セル１３…非記録領域１４…加熱手段１５…書き込み磁極１６…制御器２１…ガラスディスク基板２２…軟磁性層２３…記録セル２４…非記録領域２５…保護膜２６…分離帯２７…記録トラック帯３１…磁気ディスク３２…近接場光照射手段３３…単磁極書き込みヘッド３４…磁気センサー３５…スライダヘッド３６…スピンドルモーター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の熱伝導率を有する非磁性領域と、前
記非磁性領域で分離され、前記非磁性領域よりも高い熱
伝導率を有する記録セルが周期的に配列して記録トラッ
クを形成した磁気記録媒体と、少なくとも１つの前記記
録セルを加熱する加熱手段と、前記加熱手段により加熱
された記録セルに磁場を印加する磁場印加手段と、前記
加熱手段により加熱された記録セルの保磁力が前記磁場
印加手段から印加される磁場よりも低い温度範囲にある
ときに、磁場が印加されるように、前記加熱手段による
加熱から前記磁場印加手段による磁場印加までのタイミ
ングを制御する制御器とを有することを特徴とする磁気
記録装置。
【請求項２】前記磁気記録媒体は、互いに隣り合う記
録トラック上に位置する最近接の２つの記録セルの中心
がトラック方向に沿って２分の１周期ずれていることを
特徴とする請求項１記載の磁気記録装置。
【請求項３】前記加熱手段は、近接場光または電子線
であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気
記録装置。
【請求項４】相対的に低い熱伝導率を有する非磁性領域
で分離された相対的に高い熱伝導率を有する記録セルが
周期的に配列して記録トラックを形成した磁気記録媒体
に対して、加熱手段により連続的に記録セルを加熱した
後、磁場印加手段により記録セルに磁場を印加して磁気
記録を書き込む方法において、前記記録セルが磁場印加
手段による書き込みが可能な温度から不可能な温度に変
化する周波数と、前記磁場印加手段の記録周波数とを同
一に設定したことを特徴とする磁気記録書き込み方法。