(57)【要約】【課題】磁気ディスクの記録密度を効率的に向上させることができる磁気記録再生装置、磁気ディスクに高密度で記録を書き込む磁気記録方法、及び高密度で磁気ディスクに書き込まれた記録を読み出す磁気再生方法を提供する。【解決手段】磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う記録再生装置において、磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに記録ビットを形成し、情報信号の記録を行う、互いに異なるアジマス角を有する複数の記録ヘッドと、磁気ディスクに記録された情報信号の読み出しを行う複数の読み取りヘッドと、記録ヘッド及び前記読み取りヘッドを走査するためのヘッド送り機構と、記録ヘッド及び／又は前記読み取りヘッドにより記録及び再生する情報信号を増幅させる増幅部と、情報信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、記録データの再構成部とを備える。【選択図】図１
2009032365.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う記録再生装置において、
前記磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、
前記磁気ディスクに記録ビットを形成し、情報信号の記録を行う、互いに異なるアジマス角を有する複数の記録ヘッドと、
前記磁気ディスクに記録された情報信号の読み出しを行う複数の読み取りヘッドと、
前記記録ヘッド及び前記読み取りヘッドを走査するためのヘッド送り機構と、
前記記録ヘッド及び／又は前記読み取りヘッドにより記録及び再生する情報信号を増幅させる増幅部と、
情報信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、
記録データの再構成部とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記記録ヘッドの前記アジマス角は±４５°以下であり、また前記読み取りヘッドは、前記記録ヘッドに対応するアジマス角を有する薄膜磁気センサで構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記アジマス角は絶対値が同じで正負が異なる組合せであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記複数の記録ヘッドは、３種類であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
記録ディスク上にアジマス角が０°である記録ヘッドで記録ビット（φ０）を形成するステップと、
該記録ビット（φ０）上に、０°以外のアジマス角（φ１）を有する記録ヘッドで、記録ビット（φ０）の一部が上書きされるように記録ビット（φ１）を形成するステップと、
さらに、上書きされた記録ビット（φ１）の上に、さらに異なるアジマス角（φ２，３・・・）を有する記録ヘッドで記録ビット（φ２，３・・・）が形成されるステップとを含み、磁気ディスクに対して情報信号の記録を行う、ことを特徴とする磁気記録方法。
【請求項６】
上書きされる記録ビット（φ１，２，３・・・）は、隣接する記録ビット間に１ビット分以上間隔が空けられて形成されることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録方法。
【請求項７】
磁気ディスクに記録された情報信号の再生を行う磁気再生方法において、
一度に再構成する最小単位領域の記録データセット（ｈ）を未知数、読み取り信号を観測量（ｇｍ）とし、下記の観測方程式を解くことで重複して記録された磁気観測量データを得て、磁気ディスクに記録された磁気記録データを再構成することを特徴とする磁気再生方法。
［観測方程式］
2009032365.tif 000014
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録再生装置、磁気記録方法、及び磁気再生方法に関し、より詳細には、磁気ディスクに高密度でデータの記録を行い、また高密度で書き込まれた記録の再生を行う磁気記録再生装置、磁気ディスクに高密度で記録を書き込む磁気記録方法、及び高密度で磁気ディスクに書き込まれた記録を読み出す磁気再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、可撓性を有する磁気ディスク（フレキシブルディスク）に対して磁気的に情報信号の記録及び再生を行う記録再生装置が提案され、広く普及している。
【０００３】
ところで、近年では、記録再生装置に対する小型化・大容量化の要求が益々高まってきており、これに伴って磁気ディスクに対するより一層の高記録密度化を達成することが要求されている。
【０００４】
磁気ディスクの記録密度の向上とは、同一面積により多くの記録ビットを形成することである。しかしながら、磁気ディスクの情報を記録できる面積は、磁気ディスクの大きさが変わらなければ同じである。従って、例えば特許文献１に示されるように、記録ビットの大きさを小さくすることにより、同一面積により多くの記録ビットを形成し、より多くの情報を記録することが提案されている。しかしながら、記録ビットの大きさを小さくして磁気ディスクの高記録密度化を図ると、隣接する記録ビット間から発生する磁気エネルギーも小さくなる。このため、情報を読み取って再生する際の読み取りヘッドの感度を高くしなければならないという問題があった。
【０００５】
また、従来の記録再生装置では、例えば特許文献２に示されるように、一組の記録ヘッド及び読み取りヘッドを磁気ディスク上で走査させて情報を記録再生していた。すなわち、記録ヘッドで記録ビット同士が重ならないように記録ビットを形成して情報を記録し、読み取りヘッドでその記録された情報を読み取って再生していた。しかしながら、記録ビットは細長い形状であるため、その長手方向のデータ構造が冗長となってしまう。従って、同一面積に多くの記録ビットを形成することができず、磁気ディスクの記録密度の向上が弊害され、磁気ディスクの高記録密度化を達成することができなかった。
【特許文献１】特開２００５−１８２９７４号公報
【特許文献２】特開２００５−０７１４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述したような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気ディスクの記録密度を効率的に向上させることができる磁気記録再生装置、磁気ディスクに高密度で記録を書き込む磁気記録方法、及び高密度で磁気ディスクに書き込まれた記録を読み出す磁気再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う記録再生装置において、本発明の上記目的は、前記磁気ディスクを回転駆動するスピンドルモータと、前記磁気ディスクに記録ビットを形成し、情報信号の記録を行う、互いに異なるアジマス角を有する複数の記録ヘッドと、前記磁気ディスクに記録された情報信号の読み出しを行う複数の読み取りヘッドと、前記記録ヘッド及び前記読み取りヘッドを走査するためのヘッド送り機構と、前記記録ヘッド及び／又は前記読み取りヘッドにより記録及び再生する情報信号を増幅させる増幅部と、情報信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータと、記録データの再構成部とを備えたことを特徴とする磁気記録再生装置を提供することによって達成される。
【０００８】
また、本発明の上記目的は、前記記録ヘッドの前記アジマス角は±４５°以下であり、また前記読み取りヘッドは、前記記録ヘッドに対応するアジマス角を有する薄膜磁気センサで構成されることを特徴とする磁気記録再生装置を提供することによって、効果的に達成される。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、前記アジマス角は絶対値が同じで正負が異なる組合せであることを特徴とする磁気記録再生装置を提供することによって、より効果的に達成される。
【００１０】
また、本発明の上記目的は、前記のいずれかの磁気記録再生装置を用いて、記録ディスク上にアジマス角が０°である記録ヘッドで記録ビット（φ０）を形成するステップと、該記録ビット（φ０）上に、０°以外のアジマス角（φ１）を有する記録ヘッドで、記録ビット（φ０）の一部が上書きされるように記録ビット（φ１）を形成するステップと、さらに、上書きされた記録ビット（φ１）の上に、さらに異なるアジマス角（φ２，３・・・）を有する記録ヘッドで記録ビット（φ２，３・・・）が形成されるステップとを含み、磁気ディスクに対して情報信号の記録を行う、ことを特徴とする磁気記録方法を提供することによって達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、前記複数の記録ヘッドは、３種類であることを特徴とする磁気記録再生装置を提供することによって、より効果的に達成される。
【００１２】
また、本発明の上記目的は、上書きされる記録ビット（φ１，２，３・・・）は、隣接する記録ビット間に１ビット分以上間隔が空けられて形成されることを特徴とする磁気記録方法を提供することによって、効果的に達成される。
【００１３】
さらにまた、本発明の上記目的は、磁気ディスクに記録された情報信号の再生を行う磁気再生方法において、一度に再構成する最小単位領域の記録データセット（ｈ）を未知数、読み取り信号を観測量（ｇｍ）とし、下記の観測方程式を解くことで重複して記録された磁気観測量データを得て、磁気ディスクに記録された磁気記録データを再構成することを特徴とする磁気再生方法を提供することによって、より効果的に達成される。
［観測方程式］
2009032365.tif 000003
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る磁気記録装置及び磁気記録方法によれば、記録ヘッドの大きさを変えることなく、すなわち記録ヘッドにより磁気ディスク上に形成される記録ビットの大きさを小さくすることなく、また磁気ディスクの大きさを変えることなく、磁気ディスクの記録密度を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る磁気再生方法によれば、記録ビットの一部を重ねて（記録ビットの一部を上書きして）形成しても、記録された記録データを再構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る磁気記録再生装置、磁気記録方法、及び磁気再生方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
図１に、本発明に係る磁気記録再生装置の概略図を示す。図１では、垂直磁気記録方式の書き込み用ヘッド（記録ヘッド）と、読み取り用ヘッド（読み取りヘッド）であるＧＭＲヘッドが磁気ディスクの極近傍を浮遊して磁気データを読み書きする様子を示している。すなわち、本発明に係る磁気記録再生装置は、図示するように、アジマス角の異なる複数の記録ヘッドと、読み取りヘッドと、磁気ディスクを回転駆動させるスピンドルモータと、記録・読み取りヘッドを走査するための機構と、測定信号の増幅部と、Ａ／Ｄコンバータと、記録データの再構成部とを少なくとも具備することにより構成されている。
【００１８】
なお、本明細書でいうアジマス角（φ）とは、図２に示すように、磁気ディスク平面内で磁気ディスク送り方向と垂直の方向を基準としてヘッドの長手方向がなす角度である。
【００１９】
本発明に係る磁気記録再生装置では、互いに異なるアジマス角（φ）を有する複数の記録ヘッドを具備している。なお、図１では、アジマス角が０°である記録ヘッドｐ、アジマス角がφ１である記録ヘッドｑ、アジマス角がφ２である記録ヘッドｒの３種類の記録ヘッドを有する磁気記録再生装置を示している。また、記録ヘッドｐにより形成される記録ビットを記録ビット（φ０）とし、記録ヘッドｑにより形成される記録ビットを記録ビット（φ１）とし、記録ヘッドｒにより形成される記録ビットを記録ビット（φ２）と示す。さらにまた、記録ヘッドｐで、磁気ディスク上に最初に記録ビット（φ０）を形成し、記録ビット（φ０）の表面上に、記録ヘッドｑで記録ビット（φ１）を形成し、その後、記録ヘッドｒで、記録ビット（φ０）又は記録ビット（φ１）の表面上に記録ビット（φ２）が形成される。
【００２０】
記録ヘッドｐ，ｑ，ｒは、磁気ディスクの主面上を摺動しながら、この磁気ディスクの記録面に形成された記録トラックに沿って記録ビットを形成し、情報信号の記録を行う。
【００２１】
記録ヘッドのアジマス角（φ）が異なると、形成される記録ビットの角度が異なる。すなわち、記録ヘッドｐ，ｑ，ｒのアジマス角がそれぞれ異なると、記録ビット（φ０）、記録ビット（φ１）、記録ビット（φ２）の角度も記録ヘッドに対応して異なる。これにより、磁気ディスクの同じ位置に、記録ビット（φ０）の上面に記録ビット（φ１）が重なるように（上書きされるように）、さらに記録ビット（φ１）の上面に記録ビット（φ２）が重なるように形成されても、下に形成された記録ビット（すなわち記録ビット（φ０）及び記録ビット（φ１））が、上書きされた記録ビット（すなわち記録ビット（φ１）及び記録ビット（φ２））により完全に上書きすることがなく、記録ビット（φ０）、記録ビット（φ１）、記録ビット（φ２）の少なくとも一部が読み取りヘッドから見えている。従って、磁気ディスクの同じ記録位置に複数のデータを記録することができ、同一面積により多くの情報を記録することができるようになるため、磁気ディスクの記録密度を向上させることができる。
【００２２】
なお、記録ヘッドｑ，ｒのアジマス角（φ１，φ２）は±４５°以下であることが好ましい。記録ヘッドｑ，ｒのアジマス角（φ１，φ２）が±４５°を超えると、記録ヘッドｑ，ｒのトラック方向の位置制御が困難となると考えられるからである。
【００２３】
また、記録ヘッドｑ，ｒのアジマス角（φ１，φ２）は例えば±３０°のように、絶対値が同じで正負の符号が異なる組合せが好ましい。これにより、記録ビット（φ０），（φ１），（φ２）同士の重なり合いを小さくすることができ、情報を効率的に磁気ディスクに書き込むことができる。しかしながら、例えばアジマス角＝φ、３φというような絶対値が異なる角度の組合せを用いても本発明の目的を達成できる。
【００２４】
それぞれアジマス角の異なる３種類の記録ヘッドｐ，ｑ，ｒを用いることにより、従来４ビットしか記録できなかった領域に、約２倍の９ビットの記録ビットを形成することができる。すなわち、磁気ディスクの記録密度を２倍強向上させることができる。また、アジマス角の異なる４種類、あるいはそれ以上の種類の記録ヘッドを用いると、磁気ディスクの記録密度を２倍以上とすることができる。
【００２５】
しかしながら、本発明に係る磁気記録再生装置において、異なるアジマス角を有する記録ヘッドの数は、記録データの再構成を考慮すると、上述したように３種類程度であることが好ましい。
【００２６】
読み取りヘッドは、記録ヘッドにより磁気ディスクに記録された情報信号の読み出しを行う。本発明に係る磁気記録再生装置では、読み取りヘッドは記録ヘッドのアジマス角（φ）に対応する角度を有し、また記録ヘッドと同じ数だけ具備されている。すなわち、図１に示す磁気記録再生装置は、記録ヘッドｐに対応し、アジマス角が０°である読み取りヘッドｓ、記録ヘッドｑに対応し、アジマス角がφ１である読み取りヘッドｔ、記録ヘッドｒに対応し、アジマス角がφ２である読み取りヘッドｕの３種類の読み取りヘッドを具備している。なお、読み取りヘッドにより読み取られた記録データの再構成については後述する。
【００２７】
また、図１に示すように記録ヘッド、読み取りヘッド共に細長い形状をしているため、磁気ディスク上に形成される磁化である記録ビットは短冊状の分布となる。
【００２８】
このような記録ヘッド及び読み取りヘッドは、ヘッド送り機構により走査される。ヘッド送り機構は、例えばステッピングモータやリニアモータなどのような高精度で位置決め制御を行うことが可能な駆動機構を用いて構成されており、記録ヘッド及び読み取りヘッドを磁気ディスクの径方向に移動自在としている。このヘッド送り機構は、制御回路部によって動作を制御される。また、ヘッド送り機構は、例えばボイスコイルモータや、マイクロステッパなどを用いて構成されていてもよい。
【００２９】
記録ヘッド及び／又は読み取りヘッドにより記録及び再生する情報信号を増幅部で増幅させ、この情報信号をＡ／ＤコンバータでＡ／Ｄ変換し、記録データの再構成部で記録データを再構成し、データを読み出す。
【００３０】
磁気ディスクは回転機構であるスピンドルモータにより回転駆動される。スピンドルモータは、ディスク着脱機構によって磁気ディスクが磁気記録再生装置に装着された際に、磁気ディスクのハブに吸着固定（チャッキング）して、この磁気ディスクを所定の速度で回転駆動させる。なお、スピンドルモータは、その駆動動作を制御回路部（図示せず）によって制御されている。
【００３１】
なお、このような磁気記録再生装置は、着脱自在とされた磁気ディスクに対して情報信号の記録及び／又は再生を行う、いわゆるリムーバル型の磁気ディスク装置である。なお、本発明は、このようなリムーバル型の磁気ディスク装置への適用に限定されるものではなく、装置本体に対する着脱を不可能とされた磁気ディスクに対して記録及び／又は再生を行うような固定型の磁気ディスク装置であっても良い。
【００３２】
本発明に係る磁気記録装置は、アジマス角の異なる複数の記録ヘッドを備えることにより、磁気ディスク上の同じ記録位置に、角度の異なる複数の記録ビットを形成することができる。すなわち、アジマス角を変えた複数の記録ヘッドにより、形成される記録ビットの角度を変えることができるので、同じ記録位置に記録ビットが形成されても、記録ビット同士が完全に重なり合うことがなくなる。従って、同じ記録位置に複数のデータを記録することができるようになるため、磁気ディスクの記録密度が向上する。
【００３３】
以下では、本発明に係る磁気情報記録再生装置を用いて、磁気ディスクに対して情報信号の記録を行う磁気記録方法について説明する。
【００３４】
すなわち、本発明に係る磁気記録方法は、記録ディスク上にアジマス角が０°である記録ヘッドで記録ビット（φ０）を形成するステップと、この記録ビット（φ０）上に、０°以外のアジマス角（φ１）を有する記録ヘッドで、記録ビット（φ０）の一部が上書きされるように記録ビット（φ１）を形成するステップと、さらに、上書きされた記録ビット（φ１）の上に、さらに異なるアジマス角（φ２，３・・・）を有する記録ヘッドで記録ビット（φ２，３・・・）が形成されるステップとが含まれている。
【００３５】
図３は、図１に示す３種類のアジマス角を有する３種類の記録ヘッドｐ，ｑ，ｒを有する磁気記録再生装置を用いた場合における、記録ビット（φ０），（φ１），（φ２）の形成例を示す図である。
【００３６】
すなわち、図３（ａ）に示すように、まず、アジマス角（φ）が０°である記録ヘッドｐを用い、記録ディスク上に、従来と同様の記録ビット、すなわち記録ビット（φ０）である記録ビット１〜４を形成する。なお、本形成例では、４ビット分の記録ビットの配列を示す。
【００３７】
次に、この記録ビット１〜４が形成された領域の上（すなわち、記録ビット１〜４の表面上）に、図３（ｂ）に示すように、アジマス角（φ）がφ１である記録ヘッド記録ヘッドｑにより、記録ビット（φ１）である記録ビット５〜７を形成する。
【００３８】
さらにまた、記録ビット５〜７が形成された領域の上（すなわち、記録ビット５〜７の表面上）に、図３（ｃ）に示すように、アジマス角（φ）が、記録ヘッドｐ，ｑとも異なる角度であるφ２を有する記録ヘッドｒにより、記録ビット１〜７の表面上に、記録ビット（φ２）である記録ビット８〜９を形成する。
【００３９】
このように記録ヘッドｑのアジマス角（φ１）を、記録ヘッドｐのアジマス角（φ０）と変えることで、記録ヘッドｑにより形成される記録ビット５〜７の角度も変わるので、最初に形成された記録ビット１〜４が、記録ビット５〜７に完全に上書きされることがない。すなわち、記録ビット５〜７が形成されても、記録ビット５〜７の間から記録ビット１〜４のそれぞれの一部が必ず見える。また、記録ヘッドｒのアジマス角（φ２）を、記録ヘッドｐ，ｑのアジマス角（φ０，φ１）とさらに変えることで、記録ヘッドｒにより形成される記録ビット８〜９の角度も変わるので、先に形成された記録ビット１〜７が完全に上書きされることはない。すなわち、記録ビット８〜９が形成されても、記録ビット８〜９の間から記録ビット１〜７の一部が必ず見える。すなわち、記録ビット１〜４と同じ記録位置に、記録ビット５〜７を形成し、さらに記録ビット８〜９を形成し、新たなデータを記録することができる。
【００４０】
従って、３種類のアジマス角（φ０，φ１，φ２）を有する記録ヘッドｐ，ｑ，ｒを用いることにより、従来は磁気ディスクの同じ記録位置に４ビット（すなわち記録ビット１〜４）しか形成できなかったものが、本願発明にかかる磁気情報記録再生装置によると、９ビット（すなわち記録ビット１〜９）形成できるようになり、２倍以上の記録容量とすることができる。
【００４１】
この記録ビットの形成例を数値シミュレーションを用いて模擬した解析結果を図４に示す。また、図５に、図４（ａ）〜（ｐ）のそれぞれの場合の理想的な記録例を示す。
【００４２】
なお、図４中において白い部分をＮ極、黒い部分をＳ極とする。記録で困難と考えられるのは、図４（ｅ），（ｋ）に示すような、Ｎ極がまわりをＳ極で囲まれた場合、または逆にＳ極がまわりをＮ極で囲まれた場合であるが、その場合にもまわりに上書きされることなく、元の記録が残っている。
【００４３】
磁気ディスクの磁性記録層の磁化Ｍの分布は次式で表されるLandau-Lifshitz-Gilbert（ＬＬＧ）方程式を満たす。なお、データを記録した後の定常の磁化分布を知ることが目的であるので、ＬＬＧ方程式を解いた定常状態でのＭを解とした。
【００４４】
【数１】
2009032365.tif 000004
ここで、γは磁気回転比、αは減衰定数、Ｍｓは飽和磁化、Ｈｅｆｆは有効結合磁界で交換結合磁界、異方性磁界、静磁界、および外部磁界からなる。シミュレータにはThe  Object  Oriented  Micro  Magnetic  Framework(OOMMF)を用い、解析に用いた各種パラメータを表１に示す。ただし、図中では垂直な方向に異方性を持ち、記録磁界として、材料の飽和磁化の３．２倍の一様磁界を与えた。
【００４５】
【表１】
2009032365.tif 000005
【００４６】
次に、本発明に係る磁気記録装置を用いて磁気ディスク上に記録ビットを形成する他の実施例を図６に示す。
図６に示す記録ビットの形成例は、図３と同様に３種類のアジマス角（φ０，φ１，φ２）を有する記録ヘッドｐ，ｑ，ｒを用いて記録ビット（φ０，φ１，φ２）を形成するが、図３と異なる点は、記録ヘッドｒで形成される記録ビット（φ２）である記録ビット８〜１０が、図３（ｃ）に示す記録ビット８〜９と比べて１ビット分ずれた位置に形成されている点である。なお、図６（ａ），（ｂ）は、図３（ａ）及び（ｂ）と実質的に同一であるので説明を省略する。また、記録密度は図３等と同等である。
【００４７】
図６（ｃ）に示すように、記録ヘッドｒによって、記録ビット８〜１０が形成されている。図６（ｃ）は、記録ビット８は、その左端が記録ビット１の左端の上に重なるように、右端が図示されない記録ビットの右端の上に重なるように形成され、記録ビット９は、その左端が記録ビット３の左端の上に重なるように、右端が記録ビット２の右端の上に重なるように形成され、さらに記録ビット１０は、その左端が図示しない記録ビットの端の上に重なるように、右端が記録ビット４の右端の上に重なるように形成されている。
【００４８】
これに対し、図３（ｃ）では、記録ビット８〜１０がそれぞれ１ビット分ずれて形成されている。すなわち、図３（ｃ）は、記録ビット８は、その左端が記録ビット２及び６の上に、右端が記録ビット１及び５の上に重なるように形成され、記録ビット９は、その左端が記録ビット４及び記録ビット７上に、右端が記録ビット３及び６が重なるように形成される。
【００４９】
このように、１ビット分ずらして記録ビットを形成しても、先に形成された記録ビットが完全に上書きされることがない。従って、磁気ディスクの同じ記録位置に新たなデータを記録させることができるので、磁気ディスクの記録容量を増大させることができる。
【００５０】
さらに別の変更例を図７に示す。図７は、図３、図６と同様に３種類のアジマス角（φ０，φ１，φ２）を有する３種類の記録ヘッドを用いているが、図３、図６と異なる点は、記録ヘッドｑ，ｒと比べて、アジマス角φ１，φ２を大きくしたことである。なお、図７（ａ）は、図３（ａ）及び図６（ａ）と実質的に同一であるので説明を省略する。さらにまた、記録密度は図３、図６と同等である。
【００５１】
図７（ｂ）に示すように、アジマス角（φ）が０°である記録ヘッドｐにより形成された記録ビット１〜４上に、図３、図６に示す記録ヘッドｑよりも、大きなアジマス角φ１を有する記録ヘッドｑ′により、記録ビット（φ２）である記録ビット５〜７を形成する。
【００５２】
図示するように、図７に用いられる記録ヘッドｑ′は、図３に用いられる記録ヘッドｑよりも、記録ビット１つ分、すなわち１ビット分だけアジマス角φ１が大きくなっている。従って、図７に用いられる記録ヘッドｑ′により形成される記録ビット５は、その左端が図示しない記録ビットの左端の上面に重なるように、そして右端が記録ビット２の上面に重なるように形成されている。また、記録ビット６は、その左端が記録ビット２の左端の上面に重なるように、そして右端が記録ビット４の右端の上面に重なるように形成されている。さらに記録ビット７が、その左端が記録ビット４の左端の上面に重なるように、そしてその右端が、図中において記録ビット４の２つ下に形成される記録ビット（図示せず）の右端の上面に重なるように形成されている。
【００５３】
このように記録ビット５〜７が形成された上面から、さらに図７（ｃ）に示すように、記録ヘッドｑ′と符号は反対だが絶対値は同じアジマス角φ２を有する記録ヘッドｒ′により、記録ビット（φ２）である記録ビット８〜１０が形成されている。
【００５４】
すなわち、記録ビット８が、その左端が記録ビット６の左端の上面に重なるように、そして右端が記録ビット１の１つ上に形成される記録ビット（図示せず）の右端の上面に重なるように形成されている。また、記録ビット９は、その左端が記録ビット７の左端の上面に重なるように、そして右端が記録ビット５の右端の上面に重なるように形成されている。さらにまた、記録ビット１０は、その左端が記録ビット１の２つ下に形成される記録ビット（図示せず）の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット６の右端の上面に重なるように形成されている。
【００５５】
図７に示すように、記録ヘッドのアジマス角（φ）を変更しても、磁気ディスクの記録容量を増大させることができる。
【００５６】
なお、上述したように記録ヘッドのアジマス角（φ）は、様々な角度を利用することができる。しかしながら、アジマス角（φ）が４５°より大きくなると、トラック方向における記録ヘッドの位置制御が困難になると考えられる。従って、記録ヘッドのアジマス角（φ）は４５°以下であることが好ましい。
【００５７】
さらに本発明に係る磁気記録再生装置を用いた別の記録ビットの作成例を図８に示す。
【００５８】
図８は、上述した図３、図６、図７と同様に、３種類のアジマス角（φ０，φ１，φ２）を有する３種類の記録ヘッドを用いているが、図３、図６、図７と異なる点は、記録ヘッドのアジマス角φ１，φ２の絶対値が異なることである。すなわち、図８は、図３でいう記録ヘッドｑ及び記録ヘッドｒが、絶対値の異なるアジマス角（φ１，φ２）を有する場合の記録例を示したものである。なお、図８（ａ）は、図３（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）と実質的に同一であるので説明を省略する。さらにまた、記録密度は図３、図６、図７と同等である。
【００５９】
すなわち、図８では、アジマス角φ１を有する記録ヘッドとして、図３及び図６と同じアジマス角を有する記録ヘッドｑを用い、アジマス角φ２を有する記録ヘッドとして、図７と同じアジマス角を有する記録ヘッドｒ′を用いた。
【００６０】
図８（ｂ）に示すように、アジマス角が０°である記録ヘッドｐにより形成された記録ビット１〜４の上面にその一部が重なるように、アジマス角がφ１である記録ヘッドｑで記録ビット５〜７を形成している。
【００６１】
すなわち、記録ビット５は、その左端が記録ビット１の１つ上に形成される記録ビット（図示せず）の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット１の右端の上面に重なるように形成されている。記録ビット６は、その左端が記録ビット２の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット３の右端の上面に重なるように形成されている。また、記録ビット７は、その左端が記録ビット４の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット４の１つ下に形成される記録ビット（図示せず）の右端と重なるように形成されている。
【００６２】
このように記録ビット５〜７が形成された上面から、さらに図８（ｃ）に示すように、記録ヘッドｑと絶対値が異なるアジマス角φ２を有する記録ヘッドｒ′で記録ビット８〜９が形成されている。
【００６３】
すなわち、記録ビット８は、その左端が記録ビット６の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット１の１つ上に形成される記録ビット（図示せず）の右端の上面に重なるように形成される。また記録ビット９は、その左端が記録ビット４の１つ下に形成される記録ビット（図示せず）の左端の上面に重なるように、また右端が記録ビット６の右端の上面に重なるように形成されている。
【００６４】
従って、図８に示すように、絶対値の異なるアジマス角φ１，φ２を有する複数の記録ヘッドを用いても情報を記録することができ、磁気ディスクの記録容量を増大させることができる。すなわち、記録ヘッドのアジマス角は、図３、図６、図７に示すように絶対値が必ずしも同じである必要はない。
【００６５】
しかしながら、記録ビット同士が重なり合う部分をより少なくし、効率的に情報を記録して再生するためには、例えばφ、３φのように絶対値の異なるアジマス角を有する記録ヘッドの組合せよりも、図３、図６、図７に示すように絶対値は同じで、符号が正負となるようなアジマス角を有する記録ヘッドの組合せの方が好ましい。
【００６６】
また、このように絶対値の異なるアジマス角を有する複数の記録ヘッドを用いると、後述するように、読み取り（再生）の際の組合せ数が膨大となってしまう。
【００６７】
以上に説明したように、本明細書では、３種類のアジマス角（φ０，φ１，φ２）を有する３種類の記録ヘッドｐ，ｑ，ｒを用いて記録ビットを形成する様子を示したが、４種類以上の異なるアジマス角をそれぞれ有する４種類以上の記録ヘッドを用いて記録ビットを形成すると、磁気ディスクの記録容量を２倍以上とすることができる。しかしながら、記録データの再構成を考慮すると、３種類程度の異なるアジマス角をそれぞれ有する３種類程度の記録ヘッドを用いることが適当である。
【００６８】
次に、上記のように形成された記録ビットを読み取り、再生する方法について説明する。
【００６９】
図１では、例としてそれぞれ異なる角度を有する３種類の薄膜磁気センサから構成される読み取りヘッドが示されている。
【００７０】
図１に示される３種類の薄膜磁気センサである読み取りヘッドｓ，ｔ，ｕはそれぞれ、図３に示す記録ヘッドｐ，ｑ，ｒに対応する角度を有している。すなわち、上述したように読み取りヘッドｓはアジマス角が０°である記録ヘッドｐに対応し、読み取りヘッドｔはアジマス角がφ１である記録ヘッドｑに対応し、読み取りヘッドｕはアジマス角がφ２である記録ヘッドｒに対応する。
【００７１】
すなわち、図９に示すように、斜線部の領域を一度に再構成する最小単位とすると、斜線部の記録データの再構成はこれらの先験情報を用いることで２４＝１６通りの組合せ最適化で済むことになる。なお、図９は、図３に示すように記録ビットが形成され記録された記録データの再構成の最小単位を示す。
【００７２】
このようにそれぞれ異なる角度を有する３種類の薄膜磁気センサで構成された読み取りヘッドを用いて磁気ディスク上を走査し、記録データ（記録ビット）を未知数、得られる読み取り信号を観測量とする観測方程式（数２）を解くことで一部が重なり合うように形成された記録ビットによる記録データを再構成することができる。
【００７３】
【数２】
2009032365.tif 000006
ここで、ｇｍは観測値ベクトルであり、例えば図１０の７つの位置で観測した場合は７次元ベクトルである。また、ｈは一度に再構成する最小単位領域の記録データセットであり、例えば図１０のように最小単位に７箇所の記録ビットがある場合には７次元ベクトルで表現できる。ｇ（ｈ）はｈに対する観測信号ベクトルのモデル（計算値）である。なお、ｉはデータセットを示すＩＤであり、組み合わせ総数のＮ種類存在する。
【００７４】
また、読み取りヘッドからの出力を計測する観測方程式は一般的に下記（数３）で表すことができる。なお、この（数３）は、上記観測方程式（数２）を記録ビットの書き込み領域で離散化表現したものである。
【００７５】
【数３】
2009032365.tif 000007
ここで、ｇは読み取りヘッドからの出力、ｋ１〜ｋｉは重み定数、ｈ１〜ｈｉは記録ビットであり、ｉは記録ヘッドの数により異なる。
【００７６】
なお、重み定数は、あらかじめ分かっている記録ビットを観測することや、例えば図１１に示すように、記録ビットが形成される各領域の面積比から適当に決定することができる（以下、同様）。また、記録ビットが形成される各領域の面積とは、記録ビットｈ１が形成される領域の面積、記録ビットｈ２が形成される領域の面積・・・の各面積の面積比をいう。また、ｈ１は最上面の領域に形成される記録ビット（本例では記録ビット８〜９）であり、ｈ２は最上面の一つ下の面（すなわち上から２番目の面）の領域に形成される記録ビット（本例では記録ビット５〜７）である（ｈ３以下も同様）。
【００７７】
以下に、図３に示すように、３種類の記録ヘッドｐ，ｑ，ｒで形成された記録ビットを、読み取りヘッドｓ，ｔ，ｕで読み取られたデータから、磁気ディスクに形成された記録ビットを推定する手順について詳細に説明する。
【００７８】
すなわち、図１２に示すように、読み取りヘッドｕで出力ｇ１を検出して記録ヘッドｒで形成された記録ビットｈ１を推定し（ステップＳ１）、読み取りヘッドｔで出力ｇ２を検出して記録ヘッドｑで形成された記録ビットｈ２を推定し（ステップＳ２）、読み取りヘッドｓで出力ｇ３を検出して記録ヘッドｐで形成された記録ビットｈ３を推定する（ステップＳ３）。これにより、本磁気記録再生装置で磁気ディスク上に記録された記録データを再構成し、情報の再生を行う。
【００７９】
まず、図１３に示すように、最上面の領域に記録された記録ビットｈ１（記録ビット８〜９）を読み取りヘッドｕで読み取る（ステップＳ１）。この場合には、記録ビットｈ１のみの影響をうけるので、観測方程式は下記の（数４）となり、各記録ビットに対して独立となる。
【００８０】
【数４】
2009032365.tif 000008
なお、ｇ１は読み取りヘッドｕからの出力である。この出力ｇ１から、直接、最上面に形成された（最後に重ね書きされた）記録ビット８〜１０（記録ビットｈ１）を推定できる。
【００８１】
なお、図１３に示す位置に読み取りヘッドｕがある場合には、読み取りヘッドから出力される出力信号の位相を検出することにより記録ビットを検知し、観測量をサンプルする。
【００８２】
次に、図１４に示すように、上から２番目の面の領域に形成された記録ビットｈ２（記録ビット５〜７）を読み取りヘッドｔで読み取る（ステップＳ２）。この場合には、記録ビットｈ１及び記録ビットｈ２の２つの記録ビットの影響をうけるので、観測方程式は下記の（数５）となる。
【００８３】
【数５】
2009032365.tif 000009
なお、ｇ２は読み取りヘッドからの出力である。また、記録ビットｈ２は、最上面の領域に形成された記録ビットｈ１が既知であれば、下記の（数６）から推定できる。
【００８４】
【数６】
2009032365.tif 000010
【００８５】
さらに、図１５に示すように、上から３番目の面の領域（本例においては最下面）に形成された記録ビットｈ３（記録ビット１〜４）を読み取りヘッドｓで読み取る（ステップＳ３）。この場合には、記録ビットｈ１、記録ビットｈ２、及び記録ビットｈ３の３つの記録ビットの影響をうけるので、観測方程式は下記の（数７）となる。
【数７】
2009032365.tif 000011
【００８６】
ここで、ｇ３は読み取りヘッドからの出力である。また、記録ビットｈ３は、記録ビットｈ３の上の領域の面に形成された記録ビットｈ１及びｈ２が既知であれば、下記の（数８）から推定できる。
【数８】
2009032365.tif 000012
なお、ステップＳ３の精度を向上させるために、例えば図１６に示すようなアジマス角を持った読み取りヘッドからの出力値を用いた観測方程式も同時に用い、最小２乗法などによって記録ビットの推定を行ってもよい（ステップＳ３′）。また、最小２乗法以外にも最尤推定法、カルマンフィルタなどの統計的推定理論を適用することもできる（ステップＳ３′′）。
【００８７】
なお、観測方程式の解法には簡便かつ高速な最適化アルゴリズムを適用できる。また、記録ビットで構成される記録データの再構成には、「それぞれの記録ビットは０か１の２値である。」、「データ構造は記録の際にあらかじめ分かっている。」という先験情報を利用することができる。記録データの再構成はこれらの先験情報を用いることで少ない数の組合せ最適化で済む。
【００８８】
（数２）の解により、図３に示すように一部が重なり合うように形成された記録ビットの記録データを再構成することができる。図９では２４＝１６通りある。
【００８９】
なお、図９に示す図３の記録データの再構成以外にも、図６〜図８に示す全てのデータ構造の再構成について上述したような総当り法を用いて記録ビットで構成された記録データの再生を検証した結果、すべての例において正解と一致し、再構成することができることが分かった。
【００９０】
すなわち、図１７に示す斜線部の領域は、図６に示すように記録ビットが形成され記録された記録データの再構成の最小単位、図１８に示す斜線部の領域は、図７の記録データの再構成の最小単位、図１９に示す斜線部の領域は、図８の再構成の最小単位と対応している。図１７では２５＝３２通り、図１８では２６＝６４通り、図１９では２１１＝２０４８通りとなる。図１９では絶対値が異なるアジマス角を用いることで再構成の際の組合せ数が膨大になっている。
【００９１】
また、図２０に示すように記録データをあらゆる角度と並進位置において読み取りヘッドからの出力を計測し、以下のような観測方程式を構成しＣＴ（Computed  Tomography）の原理を用いて再構成することも可能である。なお、ＣＴ法の手法にはＦＢＰ法、ＣＢＰ法、ＥＬ−ＭＥ法等様々な手法があるが、ここでは例としてＦＢＰ法の適用例について説明する。
【００９２】
すなわち、ヘッドはＸＹ座標系でＸ軸方向に並進スキャンし、試料はＸＹ座標系の原点を中心にθだけ回転している。ＸＹ座標系は試料に固定された座標系である。ｚ軸、Ｚ軸を共に試料面から垂直上方向にとる。試料からある一定の距離だけＺ軸方向に離れた位置での磁界分布のＺ軸成分をｈ（ｘ，ｙ）とし、ヘッドの両端で観測される電圧変化をｇ（Ｘ，θ）とする。θだけ回転した試料上をヘッドがＸ軸方向にスキャンし、電圧変化ｇ（Ｘ，θ）を観測する。電圧変化ｇ（Ｘ，θ）はヘッドの膜厚が薄いため、ヘッドの下端面での磁界分布ｈ（ｘ，ｙ）のＹ方向の積分値としては数９のように得ることができる。
【００９３】
【数９】
2009032365.tif 000013
ここで、ｈは磁気データ分布、ｇは読み取りヘッドからの出力、Ｘは並進位置、θは回転角度である。
【００９４】
以上のように、本発明に係る磁気記録再生装置、磁気記録方法、及び磁気再生方法によれば、記録ヘッドの大きさを変えることなく、すなわち記録ヘッドにより磁気ディスク上に形成される記録ビットの大きさを小さくすることなく、また磁気ディスクの大きさを変えることなく、磁気ディスクの記録密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る磁気記録再生装置の概略図である。
【図２】アジマス角の説明図である。
【図３】本発明に係る磁気記録再生装置を用いた場合の記録ビットの形成例を示す図である。
【図４】図３に示す記録ビットの形成例を数値シミュレーションを用いて模擬した解析結果である。
【図５】図４に示す解析結果の理想的な記録例を示す。
【図６】本発明に係る磁気記録再生装置を用いた場合の記録ビットの形成の変更例を示す図である。
【図７】本発明に係る磁気記録再生装置を用いた場合の記録ビットの形成の変更例を示す図である。
【図８】本発明に係る磁気記録再生装置を用いた場合の記録ビットの形成の変更例を示す図である。
【図９】図３に示す記録ビットの再構成を行う最小単位を示す図である。
【図１０】未知のデータを観測した観測量ｇの計測位置を示す図である。
【図１１】記録ビットの形成例の拡大図を示す。
【図１２】本発明に係る磁気記録装置により形成された記録ビットの記録データを再構成する様子を示す図である。
【図１３】記録ヘッドｒで形成された記録ビットを再構成する様子を示す図である。
【図１４】記録ヘッドｑで形成された記録ビットを再構成する様子を示す図である。
【図１５】記録ヘッドｐで形成された記録ビットを再構成する様子を示す図である。
【図１６】記録ビットを再構成する様子の変更例を示す図である。
【図１７】図６に示す記録ビットの再構成を行う最小単位を示す図である。
【図１８】図７に示す記録ビットの再構成を行う最小単位を示す図である。
【図１９】図８に示す記録ビットの再構成を行う最小単位を示す図である。
【図２０】ＣＴ法を用いて記録データを再構成する場合の原理を示す図である。
【符号の説明】
【００９６】
１〜１０          記録ビット
【図１】
2009032365.tif 000015
【図２】
2009032365.tif 000016
【図５】
2009032365.tif 000017
【図２０】
2009032365.tif 000018
【図３】
2009032365.tif 000019
【図４】
2009032365.tif 000020
【図６】
2009032365.tif 000021
【図７】
2009032365.tif 000022
【図８】
2009032365.tif 000023
【図９】
2009032365.tif 000024
【図１０】
2009032365.tif 000025
【図１１】
2009032365.tif 000026
【図１２】
2009032365.tif 000027
【図１３】
2009032365.tif 000028
【図１４】
2009032365.tif 000029
【図１５】
2009032365.tif 000030
【図１６】
2009032365.tif 000031
【図１７】
2009032365.tif 000032
【図１８】
2009032365.tif 000033
【図１９】
2009032365.tif 000034