(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の磁気記録膜の記録磁区によって情報を保持するディスク状の記録媒体を用い、
前記記録媒体を局所的に加熱しつつ磁界印加して、磁壁の方向が熱分布の方向に沿った記録磁区を形成し、
前記記録媒体上を走査して前記記録磁区の長手方向と同じ方向の長磁区を有する、スイングアーム状の支持部に取り付けられた磁束検出手段により該記録磁区からの磁束を検出し再生を行い、
前記記録磁区の長手方向が走査している前記記録媒体上のトラックの半径位置に応じた前記磁束検出手段の媒体面内の長手方向に沿って配向されるように、加熱領域の長手方向の前記トラックの半径位置に応じた媒体面内方向の向きを制御することを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項２】
基板に設けられた磁気記録膜中の記録磁区によって情報を保持するディスク状の記録媒体に対し、
前記記録媒体を局所的に加熱する加熱手段と、
該加熱手段による加熱領域近傍に磁界を印加する磁界印加手段と、
前記記録媒体上を走査して磁束を検出するスイングアーム状の第一の支持部に取り付けられた磁束検出手段とを有する情報記録再生装置において、
前記磁界印加手段により生成した磁壁方向は、前記加熱手段により生成した熱分布の方向に沿って記録磁区を形成し、
前記記録磁区の長手方向が、走査している前記記録媒体上のトラックの半径位置に応じた前記磁束検出手段の媒体面内の長手方向に沿って配向されるように、
前記磁束検出手段のトラックに対する方向と前記加熱手段のトラックに対する方向を前記ディスク状の記録媒体の各半径位置において一致させるよう前記磁束検出手段と前記加熱手段のトラッキング位置を相対的に変化させることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項３】
前記加熱手段および前記磁界印加手段はスイングアーム状の第二の支持部に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項４】
前記加熱手段および前記磁界印加手段が取り付けられたスイングアーム状の第ニの支持部を有し、
前記第ニの支持部の回転軸から前記記録媒体の回転中心軸までの距離と、前記第一の支持部の回転軸から前記記録媒体の回転中心軸までの距離は実質的に等距離であり、
前記第ニの支持部の回転軸から前記加熱手段の距離と、前記第一の支持部の回転軸から前記磁束検出手段の距離は実質的に等距離であることを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項５】
基板表面に設けられた磁気記録膜中の記録磁区によって情報を保持するディスク状の記録媒体に対して、前記記録媒体を局所的に加熱する加熱手段および前記加熱手段による加熱領域近傍に磁界を印加する磁界印加手段とが取り付けられたスイングアーム状の支持部と、
前記記録媒体上の磁束を検出するスイングアーム状の支持部に取り付けられた磁束検出手段とを有し、
前記ディスク状の記録媒体の各半径位置において、前記加熱手段による加熱領域の長手方向が前記磁束検出手段の長手方向に対して概略平行となるよう、前記加熱手段により加熱される前記磁気記録膜の領域の形状を前記磁束検出手段の走査している前記記録媒体上のトラックの半径位置に対応して回転させることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項６】
請求項５記載の情報記録再生装置において、
前記加熱手段は記録媒体上に微小光スポットを形成する光照射手段であって、
前記光照射手段の光路上には所定の光学素子であって、該光学素子を有さないときよりもスイングアーム横断方向に相対的に長い微小光スポットを記録媒体上に照射する光学素子を有することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項７】
請求項２に記載の情報記録再生装置において、
走査している前記記録媒体上のトラックの半径位置に対応して、前記磁束検出手段のトラッキング位置に対する前記加熱手段のトラッキング位置が相対的に変化する時、最適な相対トラッキング位置の情報を試し書きおよび試し読みによって得ることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項８】
請求項２から７に記載の情報記録再生装置において、
前記記録媒体は表面に凹凸構造を有する基体表面に情報記録膜を有し、前記磁束検出手段は該記録媒体の円周方向の凸部の概略中心を走査することを特徴とする情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、基体表面に製膜された情報記録膜の物理的な変化によって情報を保持する記録媒体を用いる情報記録再生装置において、熱磁気記録により情報を記録し、また前記記録媒体上での磁束を検出して情報の再生を行う情報記録再生装置に関するものである。
背景技術
図１に従来の磁気ｄぃすく装置における記録再生ヘッド１１，スイングアーム１２、ディスク媒体１３の概略構成図の一例を示す。一般に平面基板に対して情報の記録再生を行う場合、情報を記録あるいは再生しようとする位置を選択するアクセス動作が必要である。また、連続的にトラックを走査しながら情報を記録再生するためには、記録再生ヘッドをトラックに追従させるトラッキング動作の必要がある。これらの動作のためには、記録再生ヘッド１１のディスク１３に対する位置決めを正確に行う必要がある。そのために、従来の磁気ディスク装置では記録再生ヘッド１１をスイングアーム１２の先端に取り付け、スイングアーム１２の付け根に配置したボイスコイルモータ１４によってスイングアーム１２の方向を精確にコントロールしている。記録再生ヘッド１１は浮上型のスライダーであり、スイングアーム１２の先端にサスペンション１５を介して取り付けられている。記録再生ヘッド１１はサスペンション１５によって高速回転するディスク１３に最適な荷重で押しつけられ、所定の高さで安定に浮上する。
図２に、記録再生ヘッド１１周辺の底面拡大図を示す。記録再生ヘッド１１の底面には良好な浮上特性を持つように、適当な凹凸構造を持った擦動面が形成されている。また記録再生ヘッド底面の（擦動方向に対して）後端には磁束検出素子２１および記録磁界発生素子２２が相対的にほぼ平行、またスイングアーム軸２３に対してはほぼ垂直に取り付けられている。一方、磁気ディスク装置に回転体として組み込まれたディスク媒体１３には、同心円状ないしスパイラル状に一定のピッチで多数のトラック１６が設けられており、サーボ情報、アドレス情報、記録データ等もこのトラックに沿って連続的に設けられている。
以上のような構成を持つ従来の磁気ディスク装置においては、トラック方向がディスク半径方向に対してほぼ垂直になっている一方で、記録再生ヘッドの方向はスイングアーム軸方向で決まる。したがって磁束検出素子２１および記録磁界発生素子２２はトラック方向に対して、常に平行に保つことは不可能であり、最大で２０度くらい傾く。しかし、磁束検出素子２１と記録磁界発生素子２２は同じヘッド上に固定されているために両者の相対方向は一定であり、図３に示すようにどのトラック位置においても記録磁界発生素子によって記録された磁区３１と磁束検出素子３２とで形状の不一致は小さい。
一方、熱磁気記録によって記録を行ない、また磁束検出によって再生を行なう方式の研究が近年進められている。この技術は例えば特開平１０−２１５９８号公報の「光磁気再生および磁気再生の両方が可能な従来の情報記録媒体およびその記録再生装置」に詳細が示されている。この例では記録媒体上に形成された光磁気記録膜に対して光源からの記録光を透明基板ごしに照射し、記録膜の加熱された部分に磁区を形成することにより記録を行っている。一方、情報の再生は、前述の光磁気記録膜に対して光源からの再生光を基板ごしに照射して反射光の偏光面の回転を検出すること、および光磁気記録膜上に第２の磁性層を形成し、この第２の磁性層からの漏洩磁束を検出することによって行っている。
また、Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ’９９  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ中の１３−Ｂ−０３および１３−Ｂ−０４では、記録を熱磁気記録によって行ない再生を磁束検出によって行なう方式に関して、さらに具体的な開示がなされている。ディスク基板としては、表面に凹凸構造を有するポリカーボネート基板を用い、また磁気記録膜としてはＴｂＦｅＣｏを主原料とした希土類遷移金属合金が用いられている。基板表面の凹凸構造は、光スポットのサーボ情報として使えるので、同じサーボ情報を光記録系と磁束再生系で共用することが可能であり、この方式に特に好適である。また、記録方式としては光パルス磁界変調方式と呼ばれる熱磁気記録方式の一つが用いられている。光パルス磁界変調記録方式は、光スポットの直径（約１．０ミクロン）よりもトラック走査方向に対して短い磁区を記録する場合、記録パワーマージンを広く確保できるために有利であると言われている。前述の公知例では回折限界まで絞り込まれた光スポット径（約１．０ミクロン）の１／１０程度にあたる長さ０．１ミクロンの記録が可能であることが示されている。
しかしながら、上述の光パルス磁界変調記録では１回の光パルス照射ごとに略円形領域の磁化方向が決定されるため、結果的に記録磁区が略三日月状となる。このため感度分布が略直線状である通常の磁束検出手段で再生を行う場合には、記録磁区と磁束検出手段とで形状が異なるために、再生性能が劣化する問題を有する。すなわち、磁束検出手段が磁壁を通過する時刻がトラック中心からの距離によって異なり、記録磁区からの応答波形が時間軸方向に広がるため、再生系のＭＴＦが劣化し、信号のジッターの増加を引起こし、ひいてはエラーレートの増大や信頼性の低下を招く。また略三日月状の記録磁区の先端では磁壁同士が非常に接近し、不安定となって予期せぬ磁区形状を発生しやすい。この部分からの応答は本来記録されたユーザ・データとは異なるものとなるので、雑音となって正常なユーザ・データ再生の妨げとなる。以上の結果、記録密度を十分に向上させることが困難であった。
このような問題に対処するためには、光スポット形状が半径方向に長くなるような光ヘッドを記録に用いる方法が考えられる。例えば特許２８５８４５５公報の「光学的情報記録装置」では、光ヘッドの光路中に情報トラックの横断方向に分割線を有する位相シフト素子を配置し、光ヘッドからの光束を情報トラックの横断方向に２つの記録用光スポットとして並んだ状態で照射することによって、実効的にトラックに対して垂直方向に長い熱分布を作り出し、記録される磁区の曲率を小さくする方法が示されている。同様の効果を奏するためには、照射光スポットの形状を適当な形に制御する手段（位相マスク、強度マスク等）を光ヘッドの光路上に加えればよい。他にも例えば、シリンドリカルレンズを光学系内に配置し、またフォーカス位置を適当に制御する事によって、概略楕円形状をした光スポットを記録膜面上に形成し、該楕円光スポットの短軸方向をトラックに対して平行にすることが可能である。
このような従来技術を用いれば、熱磁気記録方式を用いた場合にもトラック方向に対して略横断方向に磁壁をもつ記録磁区が形成できる。しかし、前記従来技術を用いた場合を含め、熱磁気記録方式ではディスク内周から外周まで同じ方向を向いた磁区が記録される。一方、この方式で形成した磁区を、従来の磁気ディスク装置のようにスイングアームの先端に記録再生ヘッドを取り付けてアクセスやトラッキングを行う場合には、前述のようにトラック位置によって磁束検出手段がそれぞれ異なった方向を向く。このため、図４に示すように特にトラック最内周および最外周では記録磁区の磁壁方向と磁束検出手段の方向とが著しく一致しなくなる。したがって従来の熱磁気記録方式に従来の磁気ディスクにおける磁束検出方式を組み合わせた場合には、記録した磁区を、内周から外周までの全てのトラックにおいて、高い信号品質で再生することが困難である。
本発明の目的は以上のような磁気ディスク装置の従来構成を鑑み、熱磁気記録方式によって記録した磁区を、スイングアームの先端に取り付けられた磁束検出手段による再生方式によって、ディスク全域において同等の高い信号品質で再生できるようにした情報記録再生装置および情報記録媒体を提供することにある。発明の開示
本発明では、第１の方法として、上述の問題を解決するために、記録媒体上に設けられたトラックを走査して熱磁気記録方式で記録を行うときの加熱手段による加熱領域のトラッキング位置と、記録された磁区からの磁束を検出するときの磁束検出手段のトラッキング位置とを、走査しているディスク上のトラックの半径位置に対応させて相対的に変化させる。従来の磁気ディスク装置では磁束検出手段は通常、磁束検出手段はスイングアーム状の支持部に対してスイングアームを横切る方向に長い感度分布を持つように取り付けられている。アクセス動作のために前記スイングアームが回転しスイングアームの方向と記録媒体のトラック方向が一致した場合には、記録磁区はトラックを横切る方向に長ければよい。しかし、スイングアーム方向とトラック方向が一致しない場合にはトラックを横切る方向に対して傾いた磁区を形成する必要がある。前記加熱手段が光ヘッドによる微小光スポットである場合のように、加熱領域が略円形をしている時は、記録磁区の磁壁は加熱手段のトラッキング中心から離れるにしたがって斜めに傾いていく。そこで、トラックとスイングアームのなす角に対応させて、加熱手段のトラッキング位置をトラック中心からずらずか、磁束検出手段のトラッキング位置をずらすか、あるいは両方ともずらせば、磁束検出手段の長手方向とそれが走査する位置における記録磁区の磁壁方向と略一致させることができる。
上記第１の方法を用いる場合、記録方法と再生方法とのトラッキング位置の関係をトラック半径位置ごとに決めておかなければいけない。これは加熱領域の形状、磁束検出手段の支持部および記録媒体の回転中心位置、磁束検出手段の取り付け位置等がわかっていれば、幾何学的にあらかじめ決めることが可能である、また、前記トラッキング位置の関係をより精確に決める方法として、いわゆる試し書きおよび試し読み（キャブレーション）をする方式がある。これはトラッキング位置を変化さながら記録と再生を繰り返し行うことによってトラッキングの最適位置を決める方法である、本方式に適合させる場合には、磁束検出手段のトラッキング位置と加熱手段のトラッキング位置を独立に変化させつつキャリブレーションを行って、両者にとって最適な相対トラッキング位置およびトラック中心に対する絶対トラッキング位置を知ればよい。
従来の磁気ディスク装置においても、記録ヘッドおよび再生ヘッドの両方に対してキャリブレーションを行い、各半径位置においてトラック位置を決定するということは行われている。しかし、従来の磁気ディスク装置におけるトラック位置の補正には、記録磁区の位置と磁束検出素子の走査位置を概ねトラック中心に合わせるためのものであって、本発明のようにトラック位置を半径位置に応じて積極的にずらすという点が本発明の特徴であり、従来技術とは異なるものである。
また第２の方法として、加熱領域が円形以外の形状となるように光ヘッドを設計し、前記加熱手段による加熱領域の形状を走査トラックの半径位置に対応させて回転させてもよい。熱磁気記録方式によって記録される磁区は加熱領域の形状に概ね一致することが知られている。したがって記録媒体の各半径位置における磁束検出手段の方向に合わせて、記録する磁区の形状が変わるように加熱領域の形状を変化させれば、第１の方法と同じように磁束検出手段と記録磁区の形状を略一致させることができる。実際には、磁束検出素子の感度分布はそれを支持するスイングアーム方向に対応して変化するだけであるから、前記加熱手段の一部分または全体を半径位置に対応させて回転させることによって。各半径位置における適切な加熱領域の形状を実現できる。とくに加熱手段の少なくとも一部分を、磁束検出素子を支持しているスイングアーム（または同じ構造をした別のスイングアーム）上に形成しておけば、複雑な機械的仕組みを使うことなく、加熱領域の形状を磁束検出素子に対して常に一定に保つことが容易になるので好都合である。
図２に示したように、磁束検出手段は通常スイングアームを横切る方向に長い感度分布を持っている、記録磁区の形状を磁束検出手段の感度分布に一致させるためには、前記加熱手段による加熱領域の長手方向も、当該スイングアームを横切る方向とすることが望ましい。また、加熱手段が光照射手段による微小光スポットである場合には、光スポットの形状を略円形の最小錯乱円からずらす必要がある、そのために前記光照射手段の光路上に所定の光学素子を設けることで、記録媒体上にスイングアーム横断方向に相対的に長い微小光スポットを形成できる。前記光学素子としては、前述した位相シフト素子やシリンドリカルレンズなどを用いる方法が考えられる、また、光歩ローブからの先端から漏れ出す光によって加熱領域を制御する場合は、歩ローブ先端の微小開口を所定の形状とすることで目的の加熱領域形状を得ることが可能である。
前述の特許第２８５８４５５公報に示される従来技術は加熱領域の形状を適切に変化させるためのものであるが、位相シフト素子の向きは情報トラック方向に分割線を有するように固定されており、よって半径位置にかかわらずトラック方向に対して同じ形状の光スポットしか形成されない。これに対して、本発明はスイングアーム軸に平行に分割線を有するように光学素子を配置し、よってトラックの半径位置ごとに異なる光スポットを形成するという点で従来技術と大きく異なる。
さらに上記第２の方法を用いる場合にも、走査しているディスク上のトラックの半径位置に対応させて、磁束検出手段のトラッキング位置に対する加熱手段のトラッキング位置を相対的に変化させる第１の方法と組み合わせれば、記録磁区形状と磁束検出素子の感度分布をより精密に適合させることができる。
また、以上の構成によって得られる効果をさらに向上させるため、記録媒体に表面凹凸のある基板を用いるとよい。記録媒体として表面凹凸のある基板を用いる方法は、例えばＵＳＰ  ５，２９６，９９５”Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ａｎｄ  Ｒｅａｄｉｎｇ  Ｄａｔａ，Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｍｅｄｉｕｍ，Ｉｔｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ．”などに開示されている。この例では、ポリカーボネート基板などの表面にあらかじめ凹凸を形成したディスクを用いている。このようなディスクを用いることによって、基板表面の高精度に形成された凹凸構造中にサーボ情報、アドレス情報、記録情報をあらかじめ書き込んでおくことが可能になるので、狭いトラックに情報を記録するのが容易になる。また、ガードバンドとしてトラックとトラックの間に溝を作製し、隣接するトラックに記録した情報の再生チャネルへの混入を防ぐことで、ＳＮ比の劣化を抑止できる。これらの効果により、情報記録装置のフォーマット容量を増加させることが可能となる。また、このようなディスクは、例えば光ディスクと同様の製造方法で、一つの原盤から多くのレプリカを作製することによって、安価かつ大量に生産できる。
このような媒体を用いる場合に、磁束検出手段は前記磁束検出手段が記録媒体凸部からなるランド状のトラックの概略中心を走査することによって再生信号の強度は最大になる。また、磁束検出手段のトラック直交方向感度幅は、ランド幅以上であって、かつ両側の２つの溝幅とランド幅の和以下であることが望ましい。さらに、隣接トラックの情報を破壊しないように、加熱手段と記録磁界印加手段によって磁区を記録する場合には左右の溝からなるガードバンドを越えないようにしなければならない。
このような媒体に対して、上記第１の方法を用いて記録再生特性の最適化を図る場合、加熱手段はトラック中心からずれた位置でディスクを走査することになる。また、このオフトラック量はディスク中周のトラックよりも内周側および／あるいは外周側のほうがより大きくなる。オフトラック量が大きいほど凸部からはみ出して記録される磁区は大きくなるので、記録媒体凹部からなるガードバンドの幅は記録媒体の中周部に対して、外周側、および／あるいは内周側のほうが相対的に幅が広いほうが好適である。また、以上のようなガードバンドはディスク表面に凹凸を形成する以外の方法によっても実現され得る。例えば、特開平７−１５３１２６公報には記録磁性膜直下の表面粗さによって該記録磁性膜の保磁力などを位置毎に制御し、記録可能領域を限定する方法が述べられている。前記公報に示されているようにディスク半径方向に表面粗さの異なる領域を交互に形成した上で記録磁性膜を製膜し、保磁力の低いほうを記録トラックとして用いると、記録条件によってトラック間の保磁力の高い領域には記録磁区が形成されない。よって、このような保磁力の高い領域には上述のようなガードバンドの機能を持たせることが可能である。この他にも、磁気記録膜を含む熱伝導率や光学特性の違い、膜の厚さの違い、磁気記録膜内部での応力の違いなどによって同様の効果を奏することが可能である。
前記ＵＳＰ  ５，２９６，９９５に開示されている基板におけるサーボ情報、アドレス情報、および記録情報は、図１６に示すように、記録膜表面の凹または凸形状（以下、情報ピットと呼ぶ）の位置や大きさなどから構成されている。サーボ領域２０１にあるサーボピット２０４、アドレス／クロックピット２０５によって、磁束検出素子と光ヘッドはディスク上の目標トラックの所定位置を精確に走査し、データ領域２０２に所定の記録磁区２０７を書き込むことが可能になる。
しかし、従来この情報ピットは、トラック方向に対してディスク上のトラック半径位置によらず一定方向に長手軸を有しており、通常、この方向はトラック方向に対して垂直であった。このサーボ領域の情報を磁束再生素子によって高分解能に検出するためには、情報ピットの長軸方向と磁束検出素子の長軸方向とを合わせることが望ましい。しかし、前述の記録磁区に対する議論と同様に、スイングアームによって磁束検出素子を走査する従来の磁気ディスク装置によってこれらの情報ピットを読み出す場合、磁束検出素子のトラック方向に対する傾きは内周から外周にかけて変化し、ディスクの全領域で良好な再生特性を得ることが困難である。この問題を解決するためには、その情報記録媒体を用いる情報記録装置の仕様に合わせて、情報ピットの長手軸方向を半径位置に対応させて適当に変化させつつ、前記情報ピットを記録媒体上に形成すれば良い。
適当な情報ピットの傾き方向を決めるためには、ディスク半径位置に対応した磁束検出素子の長手方向の変化を知れば良い。図１７に示すように、ディスク回転軸とスイングアーム回転軸の距離Ｒ、スイングアーム回転軸から磁束検出素子までの距離ｒ、スイングアーム回転軸からみてディスク回転軸方向とスイングアーム方向のなす角度θなどから、概ね幾何学的に決定できる。
例えば、磁束検出素子がスイングアームの中心線上に、長手方向がスイングアームに対して垂直になるように取り付けられているとすると、磁束検出素子のディスク半径位置ｄはθの関数であり、
ｄ＝（ｒ２＋Ｒ２−２ｒＲｃｏｓθ）−１／２
さらにこの時の磁束検出素子のトラックに対する方向αは図１７から
ｃｏｓｂ＝（ｒ２＋ｄ２−Ｒ２）／２ｒｄよって、ａ＝１８０°−ｂ
この半径ｄと角度αとの関係を考慮しながら情報記録媒体の情報ピットの方向を決定し、レーザビームやエレクトロンビームによるカッティングプロセス、もしくは密着露光や縮小投影露光を用いたリソグラフィープロセスによって目的の表面形状を持った情報記録媒体基板を得ることができる。
以上に示した情報記録再生装置および情報記録媒体を用いることで、熱磁気記録方式によって記録する磁区を表面凹凸からなる情報ピットの形状を、トラック半径位置に対応して変化させ、さらにスイングアームによって駆動される磁束検出素子の方向に当該位置の記録磁区および情報ピットの概略形状を合わせることが可能である。その結果、記録媒体の最内周から最外周までのトラック全域において、データ信号、サーボ信号、アドレス信号、そしてクロック信号などを、高品質かつ均質に再生することが可能である。
発明を実施するための最良の形態
まず、説明に用いる符号を説明する。
図面に用いられた各数字は、
１１…記録再生ヘッド、１２…スイングアーム、１３…記録媒体、１４…ボイスコイルモータ、１５…サスペンション、１６…トラック、１７…モータ、２１…磁束検出素子、２２…記録磁界発生素子、２３…スイングアーム軸、３１…記録磁区、３２…磁束検出素子、３３…トラッキング中心、３４…スイングアーム軸の方向、４１…記録磁区、４２…磁束検出素子、４３…トラッキング中心、４４…スイングアーム軸の方向、５１…光ヘッド、５２…磁気コイル、５３…磁気抵抗素子、５４…スイングアーム、５５…浮上スライダ、５６…磁気記録膜、５７…ディスク基板、６１…光ヘッド固定部、６２…光ヘッド可動部、６３…リニアモーター、６４…磁気再生ヘッド、６５…スイングアーム、６６…ボイスコイルモータ、６７…記録媒体、７１…記録磁区、７２…磁束検出素子、７３…スイングアーム軸方向、７４…光スポットのトラッキング位置、７５…磁束検出素子のトラッキング位置、８１…記録磁区、８２…磁束検出素子、８３…トラック中心線、８４…光スポットのトラッキング位置、８５…トラック（ランド部）、８６…ガードバンド（溝部）、９１…記録磁区、９２…磁束検出素子、９３…トラック中心線、９４…光スポットのトラッキング位置、９５…トラック、９６…ガードバンド、１０１…磁束検出素子、１０２…磁束検出素子用スイングアーム、１０２Ａ…スイングアーム軸、１０３…ミラー、１０４…光ヘッド可動部、１０５…光ヘッド用スイングアーム、１０５Ａ…スイングアーム軸、１０６…ローラーガイド、１０７…光ヘッド固定部、１０８…記録媒体、１１１…位相板、１１２…立ち上げミラー、１１３…対物レンズ、１１４…記録磁性膜、１１５…光束、１２１…光スポット強度分布、１２２…熱分布、１２３…記録磁区、１２４…トラック（ランド部）、１２５…ガードバンド、１３１…浮上スライダー、１３２…ピンホール、１３３…記録磁界用コイル配線、１３４…磁束検出素子、１３５…ピンホール、１３６…記録磁界用コイル、１３７…記録媒体表面、２０１…サーボ領域、２０２…データ領域、２０３…ガードバンド、２０４…サーボピット、２０５…アドレス／クロックピット、２０６…トラック中心、２０７…記録磁区、２１１…情報記録媒体、２１２…スイングアーム、２１３…スイングアーム回転軸、２１４…ディスク回転軸、２２１…スイングアーム回転軸、２２２…スポット集光位置、２２３…ディスク回転軸、２２４…原盤ディスク、２２５…スイングアーム、２２６…ミラー、２２７…原盤露光装置光学系（固定部）、２２８…原盤露光装置光学系（可動部）、２２９…レーザー光の光路、
を示している。
引き続き具体的な実施例にもとづき図面を参照しながら本発明について説明する。
（実施例１）
図５に本発明による情報記録再生装置および情報記録媒体の実施例を示す。ディスク基板５７は回転自在に装置内に取り付けられており、図示しないスピンドルモータによって回転駆動される。光ヘッド５１および磁気コイル５２は従来の光磁気ディスクと同様に、相対的な位置関係を保ちながら半径方向に直線的に移動し、略円形の微小光スポットを形成するとともにその近傍に磁界を印加して熱磁気記録を行う。一方、磁気抵抗素子５３はスイングアーム５４先端に取り付けられ、記録ディスク表面の近傍を浮上しながら記録トラック上の磁区を走査し、媒体表面からの磁束を検出することで再生信号を得る。記録再生時には、記録または再生動作に並行して、光スポットまたは磁気抵抗素子５３をそれぞれトラックに追従させて磁気記録膜５６上を走査する。光スポットをトラックに追従させるためには、基板に凹凸や光学定数変化による構造をあらかじめ形成しておき、従来の光ディスクで用いられてきた連続サーボ方式かサンプルサーボ方式によって、光ヘッド内のレンズアクチュエータを駆動させればよい。また、磁気抵抗素子５３をトラックに追従させて走査するには、あらかじめ基板にサーボ用の磁気情報を記録しておき、従来磁気ディスク装置で用いられてきたサンプルサーボ方式等によってスイングアーム５４に取り付けてあるボイスコイルモータを駆動させる。これらサーボ方式を適用することによって、記録用の光スポット、および再生用の磁気抵抗素子５３をそれぞれ任意トラックの所定位置にトラッキングさせることが可能である。
ディスク基板表面に製膜した磁気記録膜５６の磁性層としては熱磁気記録方式に適した磁性膜の一つである希土類遷移金属合金を用いた。窒化珪素の下地層６５ｎｍの上に、Ｔｂ２４Ｆｅ４８Ｃｏ２８（下付き添字はいずれもａｔ％）からなる第一の磁性層１５ｎｍとＴｂ１０Ｄｙ２５Ｆｅ３２Ｃｏ３３からなる第二の磁性層３５ｎｍを順に積層した。希土類を含む磁性層の耐食性を高めるために保護層としてこの上に窒化珪素５ｎｍを設け、さらにカーボンの摺動保護膜５ｎｍを設けている。第一の磁性層は熱磁気記録に適しており、第二の磁性層は高磁束密度であってかつ記録に悪影響を及ぼさないので熱磁気記録方式と磁束再生方式の両方に適している。
図６に本実施例の光ヘッド、および磁束検出素子が記録媒体に対してどのように移動するかを示した。光ヘッドは固定部６１と可動部６２とに分けられており、固定部６１にはレーザーモジュール、光検出器、また光を分割したりコリメートしたりするための光学系が収められている。また可動部６２にはフォーカス・トラッキングを行うアクチュエータとアクチュエータに取り付けられた対物レンズをはじめとした光学素子が配置されている。この光ヘッド可動部６２はリニアモータ６３によってディスク半径方向に直線的に駆動され、したがって光スポットの照射位置（点線）も直線的に移動する。また磁束検出素子６４（本実施例では磁気抵抗素子）はスイングアーム６５に取り付けられており、ボイスコイルモータ６６によってスイングアームの支点を中心に回転するため、円弧状（点線）に移動する。ここで光ヘッドの光源波長は約６６０ｎｍ、対物レンズの開口数は０．６であり、記録媒体６７の記録膜表面に照射される光スポットは略円形で、その直径は１ｍｍであった。
本実施例においては光パルス磁界変調方式として広く知られている熱磁気記録方式の一方式によって記録を行った。この方式では、光スポットの走査にともない加熱領域の中心を一定間隔で移しながら間欠的に加熱、冷却を繰り返すので、光パルスの照射ごとに略円形領域の磁化方向が決定される、光パルスの照射間隔を短縮してゆくと前記の略円形領域が重なり合い、光パルスの照射ごとにあたかも略三日月状の記録磁区が形成されるかのように記録が行われる。光パルス磁界変調記録でｈあ記録磁区のサイズ（ブロッホ磁壁の間隔）が光スポットのサイズに律則されにくいため、特に微小な記録磁区の形成において有利な方法である。
この光ヘッドを用いて実際に熱磁気記録を行ったときの記録磁区の様子を図７に示す、記録媒体６７には光ヘッドによって検出可能なサンプルサーボピットがディスク各部に設けられており、ディスクの各半径位置にあるトラックの任意のトラック位置を走査することが可能である。また磁束検出素子もディスク各部に設けられたサンプルサーボ信号によって任意の位置を走査できる。また記録媒体は記録前に磁性膜の磁化方向を一様に初期化しておいた、図７では光ヘッドの走査位置はサンプルピットによって決まるトラックの中央部を通過するように制御した。また、レーザーの出力を適当に調整することで記録磁区幅は約０．６ｍｍとした。
本実施例に示した情報記録装置の場合には、記録媒体とスイングアームの幾何学的な位置関係から、スイングアームは最内周／外周トラックで約２０°傾くことが分かってている、したがって磁束検出素子の長手方向ｍディスク横断方向に対して約２０°傾く。そこで図７のように、磁束検出素子のトラック位置を内周では内側に、外周では外側にすれば磁束検出素子と磁壁方向とが一致させられることが分かった。記録される磁区が略円形であるとすると最適な磁束検出素子の走査位置の記録磁区中心に対するオフトラック量ｘは、
ｘ＝ｒ×ｓｉｎ（Ｑ）
で与えられる。このとき、ｒは記録磁区の磁壁の曲率半径、Ｑは磁気抵抗素子の長手方向とトラック横断方向とのなす角である。この場合、ｒが０．３ｍｍ、Ｑが２０°であるので、オフトラック量は約０．１ミクロンとなる。すなわち、磁束検出素子のトラック位置を内周では約０．１ｍｍ内側に、外周では約０．１ｍｍ外側にすれば再生信号品質が最も向上する。
実際には形成される磁壁の曲率は一定ではなく、また記録条件、記録膜の劣化具合などによっても異なってくるため、前記の計算式のごとくトラックの半径位置に対するオフトラック量を一意的に決めて最適化するのは困難である。したがって上述のように幾何学的な関係式から大体のオフトラック量を予測しておき、装置内で定期的にキャリブレーションを行って、オフトラック量を最適値に補正する方法が有効である。
また、以上の記録磁区中心と磁束検出素子のトラック位置をずらした場合でも、磁束検出素子が記録磁区幅程度の大きさをもっている場合には、磁束検出素子の両端では磁壁との方向がずれてきて、再生信号品質向上の効果が小さくなってしまう。このように磁気抵抗素子が比較的幅広の場合の問題を解決するために、図８のように記録媒体として略同心円状の表面凹凸のある記録媒体を使用し、凸部（ランド）を記録トラック、左右の溝をガードバンドとして用いた。トラック幅は約０．４ｍｍ、トラック溝幅は約０．２５ｍｍとした。また、この溝は約１５０ｎｍと深く、溝内に記録された磁区からの磁束はランド上磁区からの磁束と比較して無視できる程度に弱くなるので、溝はガードバンドとして有効に機能する。記録媒体の磁化方向は記録を行う前に一様に初期化しておいた。磁束検出素子は凸部からなるトラックからしか信号を検出しないので、出力を最大にするために磁束検出素子のトラッキング位置はトラックの中心とした。これに対して光スポットの走査位置は、最内周では約０．１ｍｍ外側に、また最外周では約０．１ｍｍ内側に制御した。その結果としてトラック上における磁壁の方向は磁束検出素子の方向と概ね一致し、特に磁壁間隔（磁区の長さ）が短い場合に磁束再生による分解能の向上が見込める。図１５に長さ０．２ｍｍの連続磁区をディスク全面に記録したのち、感度幅が短軸方向（スイングアーム方向）に約０．２ｍｍ、長軸方向が約０．８ｍｍの磁束検出素子によって再生実験を行った時のトラック位置と再生信号振幅の関係を示した。また、比較実験として全トラックにおいて光スポットをトラック中心に走査させつつ記録を行った場合の信号振幅を示した。比較実験では最内周および最外周での信号振幅の低下が約１０ｄＢにもなるのに対して、本実施例ではわずか２ｄＢと８ｄＢも向上することが分かった。
図９はガードバンドを用いた記録媒体の別の例である。この情報記録媒体では凹凸面の変わりに表面の粗さがわずかに異なる領域を略同心円状に設けた。これに熱磁気記録膜（例えばＴｂＦｅＣｏアモルファス磁性膜）を形成すると、表面粗さが小さいところでは相対的に保磁力が小さく、逆に表面粗さが大きいところでは相対的に保磁力が大きくなる。そこで初期化の際に、まず大きな磁界によって、記録媒体全体の磁化を同じ方向に揃え、次にやや小さな磁界を逆方向にかけることで表面粗さが小さいところの磁化だけを逆方向に揃えた。次に、保磁力が比較的小さい部分を記録トラックとし、また保磁力の大きな部分をガードバンドとして図８と同様の記録を行った。この時、保磁力の小さいトラック上では磁化反転がおきる一方、保磁力の大きな部分では磁化反転が起こらず、結果として図９に示すような磁区が形成された。図中の黒い部分は上向き磁化、白い部分は下向きの磁化である。このような磁区状態９１を作り出すことによって、記録によって形成される磁壁の方向は磁束検出素子９２と一致し、図８の場合と同様な効果が確認された。
なお、図８、図９から分かるようにガードバンドにかかって記録される磁区の幅はディスク中周部では（左右に）約０．１ｍｍでしかないのに対して、最内周では内側もしくは外側に０．２ｍｍと倍近くになる。本実施例ではガードバンドの幅を約０．２５ｍｍと十分に取ったために問題とならなかったが、このようにガードバンドの幅を大きく取ると記録密度は低下してしまう。余裕のあるディスクの中周部に対してはガードバンド幅をもっと狭く（例えば０．１５ｍｍ）とり、且つトラック自体の幅は同じとすることによって記録再生性能には影響を与えずに記録媒体１枚あたりの記録容量を増やすことが可能である。
（実施例２）
図１０に本発明の別の実施例２を示す。実施例１と異なる点は光ヘッド可動部１０４の移動方法である。光ヘッド可動部１０４は光ヘッド用スイングアーム１０５に固定されている。このスイングアームは回転軸１０５Ａとローラーガイド１０６に支持されており、回転軸１０５Ａを中心として回転する。光ヘッド固定部１０７から出射されたコリメート光はミラー１０３によって可動部１０４に導かれ、この光ヘッド可動部１０４内に構成された光学素子によって記録媒体１０８の記録膜上に集光される。また、ミラー１０３はスイングアーム１０５の回転に合わせ、光ヘッド可動部１０４に適切に導かれるように同期して回転するように設計されている。記録媒体の回転中心から光ヘッド用スイングアーム軸１０５Ａまでの距離を磁束検出素子用スイングアーム軸１０２Ａまでの距離と一致させ、また対物レンズの回転半径を磁束検出素子１０１の回転半径と同一にすることによって、記録ヘッドと再生ヘッドのトラックに対する方向を各半径位置において一致させた。
また、図１１に光ヘッド可動部１０４内の光学素子の構成図を示す。光ヘッド固定部１０７からのコリメートされた光束１１５は、まず位相板１１１を透過する。この位相板は光束のほぼ中央に分割線を有し、その左右で半波長分の位相差を加える。その後、立ち上げミラー１１２によって記録媒体１１４の方向に光束を曲げ、対物レンズ１１３によって記録膜面上に集光する。位相板１１１の効果は収束した光スポットの形状に反映される。このような位相差を与えられた光は記録膜面において図１２に示されるような強度分布１２１をもち、いわゆる双頭スポットになる。このような双頭スポットによって記録媒体を昇温した場合に、熱分布形状は１２２のようになる。熱磁気記録方式ではある温度以上の部分だけが磁化反転を起こすので、磁界変調方式を適用することによって１２３のような記録磁区が形成される。
このように本実施例に示したような光ヘッドの移動方法と光学素子を用いることによって記録媒体内周側には左に傾いた磁区を、また外周側には右に傾いた磁区を形成することが出来た。この傾きの大きさは図１０に示したような構成を用いることで、磁束検出素子の方向と略一致している。キャリブレーションによって、記録光スポットの走査位置もしくは磁束検出素子の走査位置を調整すれば、さらに磁壁方向と高精度に一致させることが可能である。
（実施例３）
図１３に同一のスライダー上に磁束検出素子と加熱手段とを混載した本発明の別の実施例３を示す。浮上スライダー１３１はサスペンション１３２を介してスイングアーム先端に支持されている。浮上スライダーの進行方向（図１３中右方向）に対して後端に磁束検出素子１３４が取り付けられている。また導光用の光ファイバー１３３が浮上面の反対側からスライダーを貫くように組み込まれている。光ファイバー１３３の先端部は金属反射膜で覆われており、さらにスライダー底面の光ファイバーコアの中央部に合わせて透光性のピンホール１３５が作り込まれている。光ファイバー１３３によって導かれた光はピンホール部分１３５を透過して記録媒体１３７を加熱する。また、この加熱領域の近傍に記録磁界を印加するため、磁気コイル１３６をピンホール１３５の周辺に組み込んだ。
図１４は本実施例３の浮上スライダー底面の一部を示したものである。ピンホール１３５は磁束検出素子１３４と長手方向を一致させて形成されているため、この加熱手段を使って熱磁気記録された磁区の磁壁方向は該磁束検出手段と略一致させられる。したがって実施例１、２と同様の理由により、記録再生特性を記録媒体全面で向上させることが出来る。
また、本実施例３に示されたような混載ヘッドを用いることで、加熱領域と磁束検出素子の形状を一致させるための大掛かりな機械的仕組みが不要になり、コスト面で極めて有利である。
（実施例４）
次に本実施例４として、本発明の情報記録再生装置に好適な情報記録媒体の作製方法を説明する。原盤作製には通常の光ディスクの原盤作製に用いられているレーザーカッティングプロセスを用いた。ガラス板にフォトレジストを塗布し、図１８に示す露光装置を用いてレーザーを直接照射し、その後に現像を行って凹部を形成する。レーザーを照射するときにそのスポットは内から外、または外から内へと順に送られていくが、この送り機構として本実施例では図１８に示すようなスイングアーム状の機構を用いた。このスイングアームはアーム回転軸２２１からスポット集光位置２２２までの距離ｒ、アーム回転軸２２１と原盤回転軸２２３との距離Ｒなどの、光学系の幾何学的配置が図１０に示された情報記録再生装置の光学配置と同じになるように設計されている。
図１８の原盤露光装置の固定光学系２２７には波長３５１ｎｍのクリプトンレーザー光源、光強度変調用のＡＯ変調器、ミラーやレンズなどの光学部品に加えて、光束の向きを微小角だけ変えるためのＡＯ偏向器を備えている。ＡＯ偏向器はトラック方向に対して垂直に（つまりディスクの半径方向に）光スポット位置を変調するためのものであって、このようにＡＯ偏向器を備えた原盤露光装置としては、例えば特開平７−１６９１１５公報のように、従来から様々な提案がある。固定光学系２２７から強度、および方向を変調された単一または複数のレーザー光束は、光路２２９を通って可動光学系２２８を通って、原盤に塗布されたフォトレジスト面に集光される。また、光学系の可動部分に取り付けられた対物レンズの開口数０．９であり、原盤のフォトレジスト上に形成される光スポット径は図１０の情報記録再生装置と比べて縦横ともに３０％程度に縮小されている。
本装置のＡＯ偏向器はスイングアームの回転面に平行に光束方向を変調する。したがって、光スポットはスイングアーム方向に対して横方向に変調され、複数の光束を用いて横長の情報ピットを形成すると、そのピットの長軸方向は必ずしもトラック方向に対して垂直ではなく、トラックの半径位置によって情報ピットの傾き方向が変化する。以上の原盤露光装置によってディスク原盤を作製した結果、図１９に示したような、内周および外周において情報ピットの長軸方向がトラック垂直方向とは異なるディスク原盤が得られた。この情報記録媒体の表面凹凸はサーボピット２０４、アドレス／クロックピット２０５、ＲＯＭピットなどを含む情報ピットとデータ領域の両側に形成されたガードバンド溝２０３とから形成されている。記録可能領域の両側にあるガードバンド溝２０３は単一の微小円形光スポットを照射することによって形成した。
次にこのようにして作った原盤からディスク基板を作製し、これに熱磁気記録膜を製膜してサンプルディスクを作製し、記録再生実験を行った。記録再生実験を行ったのは図１０および図１１に示した実施例２の情報記録再生装置である。この情報記録再生装置は、磁束検出素子のスイングアーム回転軸からスポット集光位置までの距離ｒと、同スイングアーム回転軸とディスク回転軸との距離Ｒが、前述のように本実施例における原盤作製装置と同一であるので、各半径位置において情報ピットの長手方向は磁束検出素子の長手方向の変化に対応している。また、図１９に示したように、該情報記録再生装置の記録手段による加熱領域の傾き、すなわち記録磁区２０７の磁壁方向は、情報ピット２０４、２０５の長手方向とよく一致した。したがって、この媒体を用いることで、ディスク全領域にわたって同じ磁束検出素子によって情報ピットも記録データも高分解能に再生し、情報ピットからの信号による高精度トラッキングを行いつつ高密度記録再生を行うことが出来る。
以上のように、実施例４のような媒体作製方法を用いることによって、ディスク内周から外周にかけて、トラック軸２０６の垂直方向に対して情報ピット２０４、２０５の長手軸方向が適切に変化する情報記録媒体を作製することが可能である。実施例４では情報記録媒体は実施例２の情報記録再生装置と同じ幾何学的配置の光学系を用いてレーザーカッティングを行ったので、実施例２の情報記録再生装置において使用に適した表面凹凸形状を得ることが出来た。言うまでもなく、実際に使われる情報記録再生装置の形態を念頭において原盤露光装置の光学系の設計変更を行うことで、他の情報記録再生装置に適した情報記録媒体を得ることが可能であることが可能である。
また、実施例４ではレーザーカッティングによる原盤作製について説明したが、本発明の情報記録媒体はエレクトロンビームを用いたカッティングプロセスや、密着露光や縮小投影露光を用いたリソグラフィープロセスによっても作製することが可能である。
産業の利用可能性
以上の説明から明らかなように、本発明に即した情報記録再生装置および情報記録媒体を用いれば、記録媒体の全ての領域において、磁束検出素子のトラックに対する傾きと磁界変調熱磁気記録方式による記録磁区の傾きとを一致させ、よって高分解能な再生が可能となる。その結果、記録媒体一枚あたりの記録容量を増やすことが可能になり、高密度なストレージシステムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
図１は従来磁気ディスク装置の概略構成図であり、図２は従来磁気ディスク装置の記録再生ヘッド構成図であり、図３は従来磁気ディスク装置における記録磁区形状と磁束検出素子の位置関係を示す図であり、図４は従来の熱磁気記録方式よる記録磁区形状と磁束検出素子の位置関係を示す図であり、図５は実施例１に記載の情報記録再生装置および記録媒体を示す図であり、図６は実施例１に記載の情報記録再生装置における記録／再生ヘッドの移動位置を示す図であり、図７は実施例１の記載の熱磁気記録方法よる記録磁区形状と磁束検出素子の位置関係を示す図であり、図８は実施例１に記載の記録媒体上に記録した磁区と磁束検出素子を示す図であり、図９は実施例１に記載の記録媒体上に記録した磁区と磁束検出素子を示す図であり、図１０は実施例２に記載の情報記録再生装置における記録／再生ヘッドの移動位置を示す図であり、図１１は実施例２に記載の情報記録再生装置における光ヘッド可動部の構成図であり、図１２は実施例２による光スポット、加熱領域、記録磁区の形状を示す図であり、図１３は実施例３に記載の熱磁気記録ヘッド／磁束再生ヘッド混載スライダーの構造を示す図であり、図１４は図１３の混載スライダーにおける磁束検出素子と光プローブ微小開口の位置関係を示す図であり、図１５は実施例１の装置による記録磁区の再生信号振幅とトラック半径位置の関係を示す図であり、図１６は従来の表面凹凸を用いた磁気ディスク媒体における情報ピットの様子を示す図であり、図１７はディスク半径位置から磁束検出素子のトラックに対する角度を求めるための図であり、図１８は実施例４に記載の原盤露光装置を示す図であり、図１９は実施例４の原盤露光装置によって情報ピットを設けた磁気ディスク媒体を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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