(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
最小磁化反転単位が非磁性領域を挟んで二次元的に配列することにより、互いにほぼ平行な記録トラックが形成されており、
記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向にそれぞれ等間隔で配列した複数の最小磁化反転単位からなるクラスタを有し、
前記クラスタが、記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向にそれぞれ等間隔で配列しており、
各クラスタにおいて、記録トラック長さ方向に並ぶ最小磁化反転単位の配列数は同一であり、かつ、記録トラック幅方向に並ぶ最小磁化反転単位の配列数は同一であり、
記録トラック長さ方向において隣り合う最小磁化反転単位の中心間距離を、クラスタ内でＵLとし、隣り合うクラスタ間でＣLとしたとき、
ＣL／ＵL＞１
であり、
記録トラック幅方向において隣り合う最小磁化反転単位の中心間距離を、クラスタ内でＵW、隣り合うクラスタ間でＣWとしたとき、
ＣW／ＵW＞１
である磁気記録媒体。
【請求項２】
前記最小磁化反転単位が垂直磁気記録材料から構成される請求項１の磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１または２の磁気記録媒体に対し記録および再生を行う方法であって、
クラスタ内において記録トラック幅方向に並ぶ最小磁化反転単位について、記録を同時に行い、再生を同時に行う磁気記録再生方法。
【請求項４】
記録素子と再生素子とを有し、クラスタ内における記録トラック幅方向の最小磁化反転単位の配列数をＣNとしたとき、記録素子の数がＣNであり、再生素子の数がＣNより多い記録再生ヘッドを用いる請求項３の磁気記録再生方法。
【請求項５】
記録素子と再生素子とが記録トラック長さ方向に離れて存在する記録再生ヘッドを用い、記録対象クラスタへの記録開始タイミングを、再生素子により検出した他のクラスタの前端または後端の位置を基準として制御する請求項３または４の磁気記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、磁気ディスク等の磁気記録媒体およびその記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ用の磁気ディスク装置では、急速に大容量化が進んでいる。磁気ディスク装置では、磁気ヘッドから発生する信号磁界により、磁気ディスクの記録層中に記録磁区列が形成される。磁気ディスクの面記録密度を向上する上では、記録磁区をいかに微細化できるかが重要である。
【０００３】
従来の磁気ディスクにおいて記録層を構成する磁性材料としては、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ系やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ系が多用されている。Ｃｒ、ＴａおよびＰｔといった添加元素を結晶粒界に介在させることで結晶粒間の相互作用を弱めて、記録ビット間の境界において複雑な磁壁構造が発生することを抑制し、記録層の保磁力および角形性を向上させている。
【０００４】
しかし、磁気ディスク装置の面記録密度が年率１００％程度で上昇している現在、このまま記録密度が向上していくと１つの記録ビットの大きさが著しく微小となるので、隣接する記録ビット間におけるフリンジングが問題となってくる。このフリンジングとは、磁気ヘッドから空間的に発散する磁界によって生じる記録磁区端部の磁気的にじみを意味する。
【０００５】
面記録密度増大に伴うこのような問題を解決する記録方式として、いわゆるパターンド媒体が提案されている。パターンド媒体は、記録層をメッシュ状に区切ることにより磁性体をアイランド状に孤立させ、隣り合うアイランド状磁性体間を非磁性材料で埋めた構造をもつ。パターンド媒体は例えば特公平６−２８０３９号公報に記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
パターンド媒体では、ビット密度およびトラック密度を高くすることが可能である。しかし、トラック密度を高くしていくと、ヘッドの位置決めが困難となる。また、パターンド媒体では、最小磁化反転単位を構成する微小な磁性体の位置に対応して記録磁界を印加する必要があるため、記録タイミングの制御が困難である。
【０００７】
本発明はこのような事情からなされたものであり、非磁性領域を挟んで最小磁化反転単位が配列してなる記録トラックを有するパターンド媒体において、ヘッドの位置決めおよび記録タイミングの制御を容易にすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、下記（１）〜（５）の本発明により達成される。
（１）  最小磁化反転単位が非磁性領域を挟んで二次元的に配列することにより、互いにほぼ平行な記録トラックが形成されており、
記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向にそれぞれ等間隔で配列した複数の最小磁化反転単位からなるクラスタを有し、
前記クラスタが、記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向にそれぞれ等間隔で配列しており、
各クラスタにおいて、記録トラック長さ方向に並ぶ最小磁化反転単位の配列数は同一であり、かつ、記録トラック幅方向に並ぶ最小磁化反転単位の配列数は同一であり、
記録トラック長さ方向において隣り合う最小磁化反転単位の中心間距離を、クラスタ内でＵLとし、隣り合うクラスタ間でＣLとしたとき、
ＣL／ＵL＞１
であり、
記録トラック幅方向において隣り合う最小磁化反転単位の中心間距離を、クラスタ内でＵW、隣り合うクラスタ間でＣWとしたとき、
ＣW／ＵW＞１
である磁気記録媒体。
（２）  前記最小磁化反転単位が垂直磁気記録材料から構成される上記（１）の磁気記録媒体。
（３）  上記（１）または（２）の磁気記録媒体に対し記録および再生を行う方法であって、
クラスタ内において記録トラック幅方向に並ぶ最小磁化反転単位について、記録を同時に行い、再生を同時に行う磁気記録再生方法。
（４）  記録素子と再生素子とを有し、クラスタ内における記録トラック幅方向の最小磁化反転単位の配列数をＣNとしたとき、記録素子の数がＣNであり、再生素子の数がＣNより多い記録再生ヘッドを用いる上記（３）の磁気記録再生方法。
（５）  記録素子と再生素子とが記録トラック長さ方向に離れて存在する記録再生ヘッドを用い、記録対象クラスタへの記録開始タイミングを、再生素子により検出した他のクラスタの前端または後端の位置を基準として制御する上記（３）または（４）の磁気記録再生方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の磁気記録媒体の構成例を、図１に示す。図１は記録面の平面図である。
【００１０】
この磁気記録媒体は、最小磁化反転単位２１が非磁性領域３を挟んで二次元的に配列したパターンド媒体である。記録トラックは、上下方向に配列する最小磁化反転単位２１により構成され、図示される３２本の記録トラックは互いに平行に配列している。
【００１１】
この媒体は、記録トラック長さ方向（図中の上下方向）に１６個ずつおよび記録トラック幅方向（図中の左右方向）に１６個ずつ、それぞれ等間隔で配列した合計２５６個の最小磁化反転単位２１からなるクラスタ２を有する。図中に示されるクラスタの数は６であり、これらのクラスタは、記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向にそれぞれ等間隔で配列している。本発明では、記録トラック長さ方向および記録トラック幅方向において、それぞれ特定の周期で最小磁化反転単位２１の配列間隔を大きくすることにより、クラスタを形成する。すなわち、隣接クラスタ間の距離は、クラスタ内における最小磁化反転単位間の距離よりも大きい。すなわち、記録トラック長さ方向における前記中心間距離を、クラスタ内でＵLとし、隣り合うクラスタ間でＣLとしたとき、
ＣL／ＵL＞１
である。また、記録トラック幅方向における前記中心間距離を、クラスタ内でＵW、隣り合うクラスタ間でＣWとしたとき、
ＣW／ＵW＞１
である。なお、ＣL＝ＣWである必要はなく、また、ＵL＝ＵWである必要はない。
【００１２】
各クラスタ２において、記録トラック長さ方向（以下、クラスタ長さ方向ともいう）に並ぶ最小磁化反転単位２１の配列数は同一であり、かつ、記録トラック幅方向（以下、クラスタ幅方向ともいう）に並ぶ最小磁化反転単位２１の配列数も同一である。なお、図示例では、両方向において配列数が等しくなっているが、両方向において配列数が一致する必要はない。
【００１３】
本発明の磁気記録媒体に対し記録再生を行う際には、クラスタ内において記録トラック幅方向に並ぶ複数の最小磁化反転単位に対し、同時に記録を行い、また、同時に再生を行う。クラスタ幅方向に並ぶ最小磁化反転単位に対し同時に記録を行い、また、同時に再生を行うことにより、転送レートを著しく高くすることができる。
【００１４】
この記録再生方法に用いる記録再生ヘッドとしては、記録トラック幅方向に複数の記録素子が並ぶ記録素子アレイと、記録トラック幅方向に複数の再生素子が並ぶ再生素子アレイとを有し、記録素子アレイと再生素子アレイとが、記録トラック長さ方向に間隔をおいて存在するものが好ましい。なお、記録素子には誘導型のものを用いることができ、再生素子には磁気抵抗効果型素子（ＭＲ素子）を用いることが好ましい。
【００１５】
クラスタ内における記録トラック幅方向の最小磁化反転単位の配列数をＣNとしたとき、記録素子アレイおよび再生素子アレイのそれぞれにおいて素子数はＣNとすればよい。本発明では、クラスタ間に幅広の非磁性領域が存在するので、これを利用して記録再生ヘッドの位置決めを行うことができる。ただし、記録再生ヘッドの位置決め制御をより容易に行うためには、再生素子アレイに制御専用の再生素子を設けることが好ましい。制御専用素子はアレイの端部に設け、その数は１以上、特に２とすることが好ましい。そして、再生素子アレイの端部に存在する素子が、クラスタ間に存在する幅広の非磁性領域上に存在するように、すなわち、制御専用素子の再生出力が最小となるように、記録再生ヘッドの位置制御を行えばよい。制御専用素子をアレイの両端部に設ければ、ヘッド位置のずれ方向が検出できるので、位置制御が容易かつ迅速に行える。記録トラックの配設密度が高くなるとヘッドの位置決めが困難となるが、上述したようにクラスタ間に存在する幅広の非磁性領域を利用し、好ましくは再生素子の数をＣNより多くすることにより、記録再生ヘッドの位置決めを容易に行うことができる。
【００１６】
パターンド媒体では、最小磁化反転単位を構成する微小な磁性体の位置に対応して記録磁界を印加する必要があるため、記録タイミングの制御が困難である。これに対し、本発明において、記録素子アレイと再生素子アレイとが記録トラック長さ方向に離れて存在する記録再生ヘッドを用い、記録対象クラスタへの記録開始タイミングを、再生素子により検出した他のクラスタの前端または後端の位置を基準として制御すれば、記録タイミングを厳密に制御することが可能である。記録トラック長さ方向においてクラスタ間に設けられる幅広の非磁性領域は、この用途に利用される。
【００１７】
図２に、記録再生ヘッドと磁気記録媒体との関係を断面図として示す。同図において、記録再生ヘッド１００は、再生素子としてＭＲセンサ１０１を有し、記録素子として主磁極１０２を有する。一方、磁気記録媒体は、非磁性基体（図示せず）上に、軟磁性下地層１２および非磁性層１３をこの順で有する。非磁性層１３中には、最小磁化反転単位２１が埋め込まれ、クラスタ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを構成している。各クラスタにおいて、媒体に対するヘッドの相対移動方向における最小磁化反転単位２１の配列数は、１６である。この磁気記録媒体は垂直磁気記録媒体であり、軟磁性下地層１２は例えばＮｉ−Ｆｅ合金などの高透磁率軟磁性材料から構成され、最小磁化反転単位２１は例えばＣｏ−Ｃｒ合金などの垂直磁気記録材料から構成される。
【００１８】
図示する記録再生ヘッドでは、再生素子と記録素子との距離が、クラスタの長さよりやや大きく設定されている。したがって、図示される時点、すなわちＭＲセンサ１０１がクラスタ２Ａの前端を検出した時点、を基準として、所定の遅延時間を経た後に記録を開始すればよい。これにより、クラスタ２Ｂの前端縁を構成する最小磁化反転単位の直上に主磁極１０２が到達したときに、記録を開始することができる。
【００１９】
図示例では、記録対象クラスタに隣接するクラスタを制御用として利用しているが、これに限らず、再生素子と記録素子との距離に対応して、記録対象クラスタと制御用クラスタとの間に１または２以上のクラスタが存在していてもよい。ただし、制御用クラスタが記録対象クラスタに対し離れすぎていると、クラスタ長の誤差の累積によりタイミング制御が不正確となりやすい。また、本発明を磁気ディスクに適用する場合において記録素子と再生素子との距離が離れすぎていると、記録素子アレイと再生素子アレイとを平行にできなくなり、ヘッドの製造が難しくなってしまう。このような理由から、記録素子と再生素子との距離は、両者の間に存在するクラスタが１００個以下となるように設定することが好ましい。
【００２０】
前記したように、本発明では、
ＣL／ＵL＞１、
ＣW／ＵW＞１
の両方が成立すればよい。ただし、記録再生ヘッドの位置決めおよび記録タイミングの制御を容易かつ正確に行うためには、
ＣL／ＵL≧２、
ＣW／ＵW≧２
の一方、好ましくは両方が成立することが望ましく、特に、
ＣL／ＵL≧３、
ＣW／ＵW≧３
の一方、好ましくは両方が成立することが望ましい。ただし、ＣL／ＵLおよびＣW／ＵWの一方または両方が大きすぎると、記録密度が低くなってしまうので、
ＣL／ＵL≦１０、
ＣW／ＵW≦１０
の一方、好ましくは両方が成立することが望ましく、特に、
ＣL／ＵL≦４、
ＣW／ＵW≦４
の一方、好ましくは両方が成立することが望ましい。
【００２１】
クラスタ内の幅方向および長さ方向における最小磁化反転単位の配列数は特に限定されないが、記録および再生の際の処理を容易にするために、いずれの方向においても配列数は２の累乗個であることが好ましい。また、配列数が少なすぎると記録密度を高くすることができなくなるので、好ましくは４以上、より好ましくは８以上とする。ただし、配列数が多すぎても、以下に説明する問題が生じる。ヘッドの再生素子の数は、クラスタ幅方向における最小磁化反転単位の配列数以上とする必要があり、再生素子数が多くなるほどヘッド製造が困難となる。また、本発明を磁気ディスクに適用し、ヘッドの位置決めをロータリーアームを用いて行う場合には、ディスク外周部と内周部とでスキュー角が異なる。そのため、クラスタ幅方向における配列数が多いと、ディスク外周部と内周部とで最小磁化反転単位の配列間隔を変える必要が生じ、媒体設計が困難となる。一方、クラスタ長さ方向における最小磁化反転単位の配列数が多いと、クラスタ前端で調整した記録タイミングが、ディスクの回転むらなどによってずれやすくなる。このような理由から、クラスタ幅方向における配列数は好ましくは１２８以下、より好ましくは６４以下とし、クラスタ長さ方向における配列数は好ましくは２５６以下、より好ましくは１２８以下とする。
【００２２】
本発明では、記録および再生ならびにその際の各種制御を、クラスタを基本単位として行うので、クラスタ内においては最小磁化反転単位の中心間距離を従来よりも小さくすることが可能である。具体的には、例えば前記中心間距離を、１０〜３００nm、特に１０〜５０nm程度とすることも可能である。
【００２３】
本発明では、最小磁化反転単位を極めて高密度に配設することが可能となるため、高密度記録が可能な垂直磁気記録材料から最小磁化反転単位を構成することが好ましい。
【００２４】
なお、本発明は、通常、磁気ディスクに適用される。磁気ディスクの記録トラックは円形であるが、本発明におけるクラスタはディスク寸法に対し極めて小さいため、クラスタの形状は、通常、矩形としてよい。
【００２５】
本発明の磁気記録媒体では、すべてのクラスタにおいて最小磁化反転単位の配列間隔が同じである必要はない。例えば本発明を磁気ディスクに適用した場合において、ロータリーアームによりヘッドの位置決めを行う場合には、前述したようにディスク外周部のクラスタと内周部のクラスタとで最小磁化反転単位の配列間隔を変える必要が生じることもある。このような場合における前記ＣL／ＵLおよびＣW／ＵWの設定は、外周部と内周部とで独立して行ってもよい。
【００２６】
本発明において、上記した条件以外は特に限定されず、従来のパターンド媒体と同様であってよい。また、本発明の磁気記録媒体は、従来のパターンド媒体と同様にして行うことができる。例えば、垂直磁気記録材料を用いたパターンド媒体の製造方法は、J.Appl.Phys.81(8),15,4730-4732,April(1997)に記載されている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、パターンド媒体において記録面を複数のクラスタに分割するので、記録トラック長さ方向および幅方向におけるヘッドの位置検出が容易となる。そのため、高密度記録およびその再生が容易となる。
【００２８】
また、クラスタの幅方向に並ぶ複数の最小磁化反転単位に対し、同時に記録を行い、また、同時に再生を行うので、転送レートを著しく高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気記録媒体の構成例を示す平面図である。
【図２】本発明の磁気記録媒体と記録再生ヘッドとの位置関係を示す断面図である。
【符号の説明】
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  クラスタ
２１  最小磁化反転単位
３  非磁性領域
１２  軟磁性下地層
１３  非磁性層
１００  記録再生ヘッド
１０１  ＭＲセンサ
１０２  主磁極
【図１】
0004185228.tif 000002
【図２】
0004185228.tif 000003