(57)【要約】【課題】  溝や非磁性領域で記録トラック間を分断した構造、あるいは孤立した磁性ドットを形成した構造の磁気記録媒体に適用するサーボパターンの形成方法を提供する。【解決手段】  本発明は、孤立化磁性ドットからなる磁気記録媒体とサーボパターンが形成されたマスタ円板とを一様磁界中に設置し、両媒体を近接させたときの両者の引き合う力を検出する手段を設け、その検出信号に応じて磁気記録媒体とマスタ円板との相対的な位置を移動機構によって調整し、サーボパターンを磁気転写することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボパターンが形成されたマスタ円板と孤立した磁性ドットを有する磁気記録媒体とから構成される磁気転写装置であって、
前記磁気記録媒体または前記マスタ円板をＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、
一様磁界のもとで前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とが引き合う力を検出する引力検出手段と、
前記引力検出手段からの出力信号にしたがって、前記移動機構により前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との相対的な位置を調整する位置合せ手段と、
前記調整された位置において前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とを接触させ、前記サーボパターンを前記磁気記録媒体に磁気転写する転写手段と、
を有することを特徴とする磁気転写装置。
【請求項２】
前記移動機構は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との相対回転方向の位置の調整を行う回転移動機構を具備することを特徴とする請求項１に記載の磁気転写装置。
【請求項３】
前記移動機構は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との平行度合いの調整を行う角度調整機構を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気転写装置。
【請求項４】
前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とに、それぞれ位置合せ用の凸状磁性領域を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の磁気転写装置。
【請求項５】
前記位置合せ用の凸状磁性領域は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との外周部に設けたことを特徴とする請求項４に記載の磁気転写装置。
【請求項６】
サーボパターンが形成されたマスタ円板と孤立した磁性ドットを有する磁気記録媒体とから構成される磁気転写装置におけるサーボパターン形成方法であって、
前記磁気転写装置は、前記磁気記録媒体または前記マスタ円板をＸＹＺ方向に移動させる移動機構を備え、
一様磁界のもとで前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とが引き合う力を検出する引力検出手段の出力信号にしたがって、前記移動機構により前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との相対的な位置を調整する位置合せステップと、
前記調整された位置において前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とを接触させ、前記サーボパターンを前記磁気記録媒体に磁気転写する転写ステップと、
を有することを特徴とするサーボパターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気により情報を記録・再生する記録技術に関し、とくに、溝または非磁性領域を設けて記録トラック間を分断した構造をもつ磁気記録媒体、あるいは孤立した磁性ドットを形成した磁気記録媒体を用いる磁気ディスク装置におけるサーボパターンの形成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクは年々大容量化しており、そこに適用される磁気記録媒体においてテラビット／（インチ）2   クラスの高記録密度を実現する技術として、ビットパターンド媒体（ＢＰＭ：Bit Patterned Media ）を用いる記録技術が期待されている。ＢＰＭは、ディスク上に磁性ドットを形成し、該磁性ドットを情報単位（ビット）とするものである。ＢＰＭを用いる磁気ディスク装置のサーボ信号は、磁気記録層の有無によって形成することが通常考えられている。この場合、サーボ信号を与える磁気記録層の磁化状態は、通常上向きまたは下向きのどちらかとなる。
【０００３】
一方、連続膜からなる従来の磁気記録媒体では、上向きおよび下向きの磁化状態を用いる。このため、ＢＰＭを適用すると、従来と比較して約１／２のサーボ信号強度しか得られず、ＳＮＲ（ＳＮ比：Signal to Noise Ratio ）の低下の問題が生ずる。これに対して、サーボ領域の磁気記録層に凹凸構造を設け、凹部と凸部とで磁化の方向を互いに逆向きにする技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、特許文献１による方法では、信号読み出し部（リードヘッド）から凹部磁化領域までの距離と凸部までの距離とが異なるため、得られるサーボ信号強度は、プラスマイナスで対称にならない。そのため、ＳＮＲの低下の抜本的な解決にはならない。
【０００５】
一方、従来の連続膜からなる記録媒体を用いる磁気ディスク装置におけるサーボ信号形成技術として、磁気転写技術（非特許文献１、２）が提案されている。図１０に、従来の代表的な垂直磁界の印加による磁気パターン複製方法を示す。磁気転写は、軟磁性体層１０１で裏打ちされた磁気記録層１０２を有する垂直磁気記録媒体１００と、基板２０１上の凸部の磁性層２０２にサーボパターンが形成された磁気転写用のマスタ円板２００とから構成され、外部の印加磁界によって、マスタ円板２００上のサーボパターンを垂直磁気記録媒体１００上に転写するものである。
【０００６】
しかしながら、上記磁気転写技術をＢＰＭに適用する好適な方法は、未だ提案されていない。
【特許文献１】特開２００７−９５１１５号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｖｏｌ．９１（１０），８６９４（２００２）
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇｎ．，Ｖｏｌ．４０（４），２５２８（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、上記問題を解決するため、本発明では、磁気記録層厚さを一定にしたまま、互いに逆向きの磁化状態（両極性の磁化状態）の領域を実現し、ＢＰＭを用いる磁気ディスク装置に適したサーボ信号のＳＮＲを実現する磁気転写装置およびサーボパターン形成方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第一の発明は、サーボパターンが形成されたマスタ円板と孤立した磁性ドットを有する磁気記録媒体とから構成される磁気転写装置であって、前記磁気記録媒体または前記マスタ円板をＸＹＺ方向に移動させる移動機構と、一様磁界のもとで前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とが引き合う力を検出する引力検出手段と、前記引力検出手段からの出力信号にしたがって、前記移動機構により前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との相対的な位置を調整する位置合せ手段と、前記調整された位置において前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とを接触させ、前記サーボパターンを前記磁気記録媒体に磁気転写する転写手段と、を有することを特徴とする磁気転写装置に関する。
【０００９】
すなわち、第一の発明によれば、移動機構が、磁気記録媒体またはマスタ円板を、例えばステージ（取付け台）に一体化することによってＸＹＺ方向に移動可能な状態をつくり、引力検出手段が、一様磁界中に置かれたときの磁気記録媒体とマスタ円板との間の引き合う引力を検出し、位置合せ手段が、引力検出手段の出力信号に応じ、移動機構によって磁気記録媒体とマスタ円板との相対的な位置を調整し、転写手段が、調整された位置で磁気記録媒体とマスタ円板とを接触させてマスタ円板上のサーボパターンを磁気記録媒体に磁気転写する構成とすることによって、ビットパターン構造の磁気記録媒体上に、精度良くサーボパターンの転写を行うことが可能となる。
【００１０】
第二の発明は、前記移動機構は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との相対回転方向の位置の調整を行う回転移動機構を具備することを特徴とする上記第一の発明に記載の磁気転写装置に関する。
【００１１】
第三の発明は、前記移動機構は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との平行度合いの調整を行う角度調整機構を具備することを特徴とする上記第一または第二の発明に記載の磁気転写装置に関する。
【００１２】
すなわち、第二および第三の発明によれば、移動機構は、さらに、磁気記録媒体と磁気転写用マスタ円板との相対回転方向の位置の調整を行う回転移動機構、あるいは磁気記録媒体とマスタ円板との平行度合いの調整を行う角度調整機構を備えることによって、ＢＰＭに形成された磁気記録層（硬磁性体）の構造と、転写マスタの軟磁性体により形成されたサーボパターンとの間に働く引力検出に応じて、精度よく磁気記録媒体とマスタ円板の位置合せを行うことが可能となる。
【００１３】
第四の発明は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板とに、それぞれ位置合せ用の凸状磁性領域を設けたことを特徴とする上記第一乃至第三の発明のいずれかに記載の磁気転写装置に関する。
【００１４】
すなわち、第四の発明によれば、磁気記録媒体およびマスタ円板のそれぞれに互いに対応する位置に凸状の磁性領域を設けることによって、位置合せを高精度に行うことを可能とする。
【００１５】
第五の発明は、前記位置合せ用の凸状磁性領域は、前記磁気記録媒体と前記マスタ円板との外周部に設けたことを特徴とする上記第四の発明に記載の磁気転写装置に関する。
【００１６】
すなわち、第五の発明によれば、凸状磁性領域が、磁気記録媒体およびマスタ円板の外周部に設けることによって、ズレ幅を大きく捕らえることができ、より高精度な位置合せを行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように本発明によれば、磁気転写技術を用いることにより、互いに逆向きの磁化状態をもつサーボパターンを形成することが可能となる。
【００１８】
磁気転写技術の適用においては、ＢＰＭに形成された磁気記録層（硬磁性体）の構造と、転写用のマスタ円板の軟磁性体により形成されたサーボパターンとの間に働く力を利用することにより、簡便に精度よく両者の位置合わせをおこなうことが可能となる。具体的には、ＢＰＭ上の磁性体パターンとマスタ円板上の磁性体パターンとが対応した凹凸パターン形状になっているため、ＢＰＭとマスタ円板との間隙を一定に保った場合、両者間の引力が極大となる位置関係にあるときが、両者の位置合せができた状態と特定される。
【００１９】
これにより、両極性の磁化状態をもつサーボパターンをＢＰＭ上に形成することが可能となり、ＢＰＭを用いる磁気ディスク装置に適したサーボ信号のＳＮＲを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面にもとづいて本発明の実施形態を説明する。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態になる磁気転写の原理構成を示す。図に示すように、磁気記録媒体１と磁気転写用のマスタ円板２とが対向しており、これらは、電磁石３ａ、３ｂによる一様磁界中に設置される。一様磁界の大きさは電磁石に流す電流によって制御される。
【００２２】
磁気記録媒体１は、ビットパターンド媒体（ＢＰＭと略す）であり、微細なピッチで配置された孤立化磁性ドットからなる垂直磁性媒体を適用している。また、マスク円板２は、基板上に設けられた凸部の磁性層にサーボパターンが形成された構造となっている。
【００２３】
図１には電磁石を示しているが、これに代わって永久磁石でもよい。永久磁石を用いる場合は、一様磁界の大きさは、対向する永久磁石の間隔、および永久磁石と磁気記録媒体またはマスタ円板との間隔によって制御される。
【００２４】
図２は、本発明の実施の形態になる磁気転写装置の一基本構成を示す。本例では、マスタ円板をステージ（支持台）と一体化して移動する例を示している。磁気転写用のマスタ円板２は、ＸＹＺステージ（ＸＹはマスタ円板２の設置面内の移動、Ｚは磁気記録媒体１とマスタ円板２との対向する距離の制御）、回転ステージ（マスタ円板２の設置面内の回転の制御）、およびチルトステージ（磁気記録媒体１とマスタ円板２との対向する角度の制御）の機構（以下、これを単にステージとも記す）上に設置される。本構造によって、磁気記録媒体１と磁気転写用のマスタ円板２との相対的な位置関係を調整することが可能となる。
【００２５】
また、磁気記録媒体１とマスタ円板２との間の引き合う力が引力検出手段５により検出される。引力検出手段５からの検出信号に応じてステージを制御することによって、磁気記録媒体１とマスタ円板２との位置合せが行われる。
【００２６】
図３は、本発明の実施の形態になる引力検出手段の適用例（その１：圧電素子による検出）を示す。本例では、圧力検出手段５として、圧電素子６を適用した例を示しており、引力に応じて圧電素子６の出力電圧が変化することを利用するものである。
【００２７】
なお、本例では、図２と同じく、マスタ円板２がステージ（支持台）と一体化して移動し、他方の磁気記録媒体１は記録媒体保持部材７で保持され、マスタ円板２との間隔を一定に保つ構造としている。
【００２８】
磁気転写用のマスタ円板１は圧電素子６を介してステージ６と接続され、これら３者は接合されている。磁界印加中では、磁気記録媒体１とマスタ円板２との間に引力が働く。この引力によってマスタ円板２と接続している圧電素子６は、引っ張り力を受けて伸張する向きに変位し、その変位量に応じて圧電素子６からの出力電圧が変化する。この出力電圧値をモニタすることによって、磁気記録媒体１とマスタ円板２との引力を検出することが可能となる。さらに、圧電素子６が伸張すると出力電圧が増加し、圧電素子６の出力電圧が極大となるようにステージ４を制御する。
【００２９】
図４は、本発明の実施の形態になる引力検出手段の適用例（その２：圧電素子の分散配置）を示す。本例では、磁気転写用のマスタ円板２の変位センサとなる圧電素子６は複数個に分かれており、マスタ円板２上に均等に分布させた例を示している。これにより、各位置での圧電素子６の出力から、マスタ円板２の磁気記録媒体１に対する平行度合いや傾き度合いを測定することが可能となる。測定した平行度合いや傾き度合いは、ステージ制御に用いられる。
【００３０】
図５は、本発明の実施の形態になる磁気転写装置における磁気記録媒体とマスタ円板との位置合せフローを示す。
まず、ステップＳ１１において、磁気記録媒体( ＢＰＭ）を一様磁界中に置き、全面を一方向に磁化する。これによって、磁気記録媒体の磁性領域全体が、片側方向に磁化される。      つぎに、ステップＳ１２において、磁気転写装置においてステージ４を制御して磁気記録媒体１とマスタ円板２とを対向させ、かつ近接させる。
そして、ステップＳ１３において、磁気記録媒体１とマスタ円板２に対して、ステップＳ１１で印加した向きとは、逆方向の一様磁界を印加する。但し、印加磁界は、磁気記録媒体１にマスタ円板２のサーボパターンが磁気転写されないような条件とする。この条件下において、磁気記録媒体１とマスタ円板２との間に引力が働く。
【００３１】
さらに、ステップＳ１４において、これを検出し、ステージ制御に用い、両媒体間に働く力を検出しつつ位置を調整する。
【００３２】
ステップＳ１５において、両者の引力の検出値が極大となり位置を判定する。引力の成分が両者の対向する方向のみになる場合が、磁気記録媒体１とマスタ円板２との位置合せができた状態となる。検出引力が極大となるまで、ステップＳ１４におけるステージ４の位置の調整を繰り返す。
【００３３】
つぎに、ステップＳ１５で検出引力が極大となり、位置合せができれば、ステップＳ１６において、磁気記録媒体１とマスタ円板２とを密着させ、ステップＳ１３と同一の方向に所定の磁界強度を印加する。これにより磁気記録媒体１上にサーボパターンが形成されることとなる。
【００３４】
図６は、本発明の実施の形態になる磁気記録媒体およびマスタ円板における凸状磁性領域の配置例を示す。本例は、位置合わせを高精度におこなうため、磁気記録媒体１およびマスタ円板２に設ける凸状磁性領域を示している。それぞれの凸状磁性領域は、ＢＰＭ１とマスタ円板２とに互いに対応するよう設けている。また、円板状の外周部に設けるのが望ましい。凸状磁性領域の外周部への設置によってズレ幅を大きく感知することができ、圧電素子による引力の検出感度が高まる。
【００３５】
図７は、本発明の実施の形態になる磁気記録媒体とマスタ円板との位置合わせ状態を示す。図において、対向させた磁気記録媒体１とマスタ円板２との断面を示しており、（ａ）は、両者の位置合せができている状態を、（ｂ）は、位置ズレが生じている状態を示している。（ａ）のように位置が整合した場合は、磁気記録媒体１とマスタ円板２との引力が極大となり、そのときの圧電素子６の出力は、（ｂ）のように位置が不整合の場合より大きく極大となる。なお、図には示していないが、図のサーボパターン９に挟まれる領域が、データ領域となる。
【００３６】
図８は、本発明の実施の形態になるビットパターンド媒体（ＢＰＭ）の表面部分の拡大図を示している。（ａ）は、本発明の磁気記録媒体として適用するビットパターンド媒体（ＢＰＭ）の孤立した磁性ドット群を示し、（ｂ）は、ＢＰＭ上におけるサーボ領域およびデータ書込み領域を示している。
【００３７】
（ａ）において、ＢＰＭは、硬磁性体からなる孤立化した磁性ドット層１０と、裏打ち層としての軟磁性体層１０ａとから構成され、トラックの幅方向に磁性ドットの幅と磁性ドット間の隙間とが、それぞれＷ１、Ｗ２の大きさで、またトラックの周方向に、磁性ドットの幅と磁性ドット間の隙間とが、Ｌ１、Ｌ２の大きさで配列されている。なお、ｔは磁性ドット層１０表面の高さ、δは軟磁性体層１０ａの厚さである。
【００３８】
例えば、Ｗ１、Ｗ２、Ｌ１、Ｌ２は、１０〜１５ｎｍ程度、ｔは、４〜８ｎｍ程度、δは、数十ｎｍとされるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３９】
また（ｂ）において、各トラック毎、ＢＰＭの周方向にサーボ領域Ａおよびデータ領域Ｂが設けられ、磁気ヘッドは、サーボ領域Ａの信号を検出した後、その検出信号からデータ領域Ｂにおける位置決めがおこなわれる。
【００４０】
磁気記録媒体１におけるサーボ領域Ａでは、ストライプ状のパターンが複数一定のピッチで形成されており、他方のマスタ円板２には、このストライプに対応して転写するサーボパターンの凹凸が形成されている。なお、磁気記録媒体１上のサーボ領域Ａは、データ領域Ｂのドットよりも比較的大きいパターンで形成されている。
【００４１】
図９は、本発明の実施の形態になる磁気記録媒体上のサーボパターン位置を示す図である。本例は、磁気記録媒体（ＢＰＭ）１上に転写されるサーボパターン位置１１を示している。なお、マスタ円板２では、この部分に凹凸構造が設けられている。複数のサーボパターン位置１１（線分の部分）間の領域（ハッチ部分）がデータ領域１２となる。
【００４２】
なお、サーボパターン位置１１は、実際には、直線ではなく、磁気ヘッドの軌跡に応じ中心から外周に向かって緩やかな弓なりの曲線となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態になる磁気転写の原理構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態になる磁気転写装置の一基本構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態になる引力検出手段の適用例（その１：圧電素子による検出）を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態になる引力検出手段の適用例（その２：圧電素子の分散配置）を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態になる磁気転写装置における磁気記録媒体とマスタ円板との位置合せフローを示す図である。
【図６】本発明の実施の形態になる磁気記録媒体およびマスタ円板における凸状磁性領域の配置例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態になる磁気記録媒体とマスタ円板との位置合わせ状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態になるビットパターンド媒体（ＢＰＭ）の表面部分の拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態になる磁気記録媒体上のサーボパターン位置を示す図である。
【図１０】従来の垂直磁界による磁気転写を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  磁気記録媒体（ＢＰＭ）
２  マスター円板
３ａ、３ｂ  電磁石
４  ステージ
５  引力検出手段
６  圧電素子
７  記録媒体保持部材
８  位置合せ用凸状磁性領域
９  サーボパターン（磁気記録媒体上）
１０  磁性ドット層
１１  サーボパターン位置
１２  データ領域
【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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