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発明の名称 磁気ディスク
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平9−7158
公開日 平成9年(1997)1月10日
出願番号 特願平7−156186
出願日 平成7年(1995)6月22日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小池 晃 (外2名)
発明者 森田 修身 / 千田 明子 / 黒川 光太郎
要約 目的


構成
非磁性基板1上にサーボピット部が凹凸パターンとして形成された磁気ディスクにおいて、サーボピット部の凸部3の立ち上がり角度及び立ち下がり角度を45°〜90°とし、さらにサーボピット部から再生されるサーボ信号のパルス間隔を0.4μm以下に規制する。
特許請求の範囲
【請求項1】 サーボピット部が凹凸パターンとして形成された非磁性基板上に、磁気記録層が形成され、上記磁気記録層の凹部と凸部が互いに逆向きに磁化されてなる磁気ディスクにおいて、サーボピット部の凸部の立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°〜90°であり、サーボピット部から得られるサーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下であることを特徴とする磁気ディスク。
【請求項2】 非磁性基板上に、データトラックが凹凸パターンとして形成されていることを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク。
【請求項3】 サーボピット部の凸部の高さが、0.1μm以上であることを特徴とする請求項1記載の磁気ディスク。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスクに関し、特に非磁性基板上にサーボピット部が凹凸パターンによって形成された磁気ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】例えばコンピュータ等の記憶媒体としては、ランダムアクセスが可能な円板状の磁気ディスクが広く用いられており、なかでも応答性に優れること等から、基板にガラス板、プラスチック板、あるいは表面にNi−Pメッキ,アルマイト処理が施されたAl合金板等の硬質材料を用いた磁気ディスク(いわゆるハードディスク)が使用されるようになっている。
【0003】この磁気ディスクへの記録再生には、通常、浮上型の磁気ヘッドが用いられる。この浮上型の磁気ヘッドを、回転しているディスク面に対して微小距離をあけて浮上させ、この浮上状態の磁気ヘッドを径方向に移動操作することで所定のデータトラック上を走査するようにし、磁気信号の記録及び再生を行う。
【0004】このような磁気ディスクの記録再生システムでは、近年、装置の小型化、高密度記録化が進行している。このうち、磁気ディスクの高密度記録化は、信号の線密度を増大させたり、トラック幅を狭小化し、ディスク1枚当たりのデータトラック本数を増やすことで行われる。
【0005】しかしながら、例えばディスクのトラック幅を余り狭くすると、信号再生に際して、隣接データトラックに記録された磁気信号からの干渉(クロストーク)を受け易くなり、S/N比が劣化する。
【0006】そこで、このようなクロストークが抑えられる磁気ディスクとして、基板表面に、データトラックが凹凸パターンとして形成された、いわゆるディスクリート磁気ディスクが特開平4−95218号公報,特開平6−068444号公報に提案されている。
【0007】このディスクリート磁気ディスクでは、基板表面の凹凸形状が磁性層表面に反映され、磁性層が基板表面で形成されているのと同じ凹凸パターンを呈した表面形状になっており、さらに凹部と凸部が互いに逆向きに磁化される。したがって、凸部をデータトラックとしたときには、このデータトラック同士は、間に凹部が介在していることから磁気的に分断される。そのため、隣接するデータトラックに記録された磁気信号の影響を受け難く、トラック幅が比較的狭く設定されている場合でも、S/N比の高い再生信号が得られることになる。
【0008】なお、このようなディスクリート磁気ディスクの基板を作製するには、基板に凹凸パターンを形成する点で先行しているところの光磁気記録媒体の場合に倣い、プラスチック材料をスタンパ金型を用いて射出成形する方法が用いられる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ディスクリート磁気ディスクでは、データトラックとともにトラッキング用のサーボピットも基板表面に形成される。すなわち、基板上でデータトラックをセクター毎に分断する放射状領域を形成し、この放射状領域にサーボピットのピット列を形成する。
【0010】ここで、射出成形で作製される基板では、サーボピットは立ち上がり角度及び立ち下がり角度がともに45°未満(例えば30°程度)の台形状の微小凸部として形成される。
【0011】しかしながら、このような台形状のサーボピットでは、例えばピット高さを0.2μmとした場合には両側のスロープ部分の幅が各々0.2μmを越える。このため、ピットの線密度の増大を目的として、当該サーボピットをパルス間隔が0.4μm以下となるような間隔で形成すると、サーボ信号のS/N比や出力が劣化するといった問題がある。
【0012】すなわち、台形状のサーボピットを再生して得られる信号パルスは、このサーボピット形状を反映して両側がスロープ状となった略台形状になる。このため、スロープ部分の幅が0.2μmを越える場合には、パルス間隔が0.4μmを越えていないと、スロープ部分で符号間干渉が生じ、S/N比や信号出力が劣化する。
【0013】また、仮に、干渉が生じても良いという条件であっても、パルス間隔が0.4μm以下となるような間隔でサーボピットを形成すると、隣合うサーボピット同士のスロープ部分が物理的に重なり合い、実効的なピット高さが低くなる。その結果、サーボピットと凹部とを逆向きに着磁するのが困難になり、着磁が不完全になることから信号出力が低下する。
【0014】したがって、立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°未満のサーボピットは、パルス間隔が0.4μm以下となるような間隔で形成することが必要となる。
【0015】一方、現状における、ディスクリート磁気ディスクで求められるサーボピットのパルス間隔について述べると、まず現在、市場に出ている磁気ディスクとしては2.5インチ径、250MB容量のものがある。このタイプの磁気ディスクでは、セクターサーボ方式が採用され、サーボ信号の時間でのパルス間隔は約120nsが妥当である。磁気ディスクドライブのディスク回転数が3600rpm、ディスクの最内周が15.0mmであるとすると、時間でのパルス間隔が約120nsである場合、距離でのパルス間隔の最短値は0.68μmとなる。このようなパルス間隔で良いのであれば、サーボピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度がともに45°未満であっも差し支えない。
【0016】しかしながら、最近では、磁気ヘッドのギャップ幅を狭小化したり、記録磁性層を改良することで1GBを越える容量を持たせた磁気ディスクが開発されている。このように大容量化した磁気ディスクでは、データ信号のクロックレートが向上するため、それに合わせてサーボ信号のパルス間隔も0.4μm以下と小さくする必要がある。しかし、立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°未満のサーボピットでは、サーボ信号のパルス間隔を0.4μm以下とすると、上述の如く符号間干渉やピットの物理的な重なりが生じて十分なS/N比、信号出力が得られなくなる。このため、このような大容量の磁気ディスクには、立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°未満のサーボピットでは対応できないのが実情である。
【0017】そこで、本発明はこのような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、サーボ信号のパルス間隔を0.4μm以下に設定した場合でも、符号間干渉やピット同士の物理的な重なりが生じることがなく、高出力、高S/N比でサーボ信号が再生される磁気ディスクを提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するために、本発明の磁気ディスクは、サーボピット部が凹凸パターンとして形成された非磁性基板上に、磁気記録層が形成され、上記磁気記録層の凹部と凸部が互いに逆向きに磁化されてなる磁気ディスクにおいて、サーボピット部の凸部の立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°〜90°であり、サーボピット部から得られるサーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下であることを特徴とするものである。
【0019】本発明は、図1に示すように、データトラックやサーボピットが凹凸パターンとして形成された非磁性基板1上に、記録磁性層2が形成されてなる、いわゆるディスクリート磁気ディスクに適用される。
【0020】すなわち、上記非磁性基板1には、表面にデータトラック部とこのデータトラック部を等間隔に分断するサーボピット部とがそれぞれ放射状に形成されている。
【0021】上記データトラック部には、所定のトラック幅を有するデータトラックが円弧状の凸部として多数形成されている。
【0022】一方、上記サーボトラック部には、データトラックとデータトラックの各間に対応してサーボピット3のピット列が形成されている。この各サーボピット3は矩形状の微小凸部であり、本発明の磁気ディスクでは特にこの微小凸部の立ち上がり角度θ1及び立ち下がり角度θ2がともに45°〜90°となされている。そして、このような微小凸部の複数が、サーボピット部を再生して得られるサーボ信号の信号パルスの間隔が0.4μm以下となるような間隔で配列されている。
【0023】このような基板1では、サーボピット3がサーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下となるような狭い間隔で形成されているので、サーボピット部の線密度が高いものとなっている。
【0024】その一方、このサーボピット3は立ち上がり角度θ1及び立ち下がり角度θ2が45°〜90°と比較的大きく設定されていることから、例えばピット高さhが0.2μmである場合、両側のスロープ部の幅d1,d2が各々0.2μm以下に抑えられる。したがって、サーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下であっても、サーボピット3同士が物理的に重なったり、符号間干渉が生じるといったことがなく、高密度記録化を図りながら、サーボ信号が高出力、高S/N比で再生されることになる。
【0025】なお、このサーボピット3やデータトラックのピット高さhは0.1μm以上、より好ましくは0.2μm以上であるのが良い。ピット高さhが余り低くなると、凹部からの雑音が再生信号に入り易くなり、S/N比が劣化する。但し、ピット高さhの実用的な上限は0.3μmである。
【0026】以上のような立ち上がり角度θ1及び立ち下がり角度θ2が45°〜90°であるようなサーボピット3は、紫外線露光タイプのレジストを用いることで形成できる。通常、ディスクリート基板の作製に用いられる射出成形法ではサーボピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度は30°程度になってしまうが、紫外線露光タイプのレジストを用いる方法では途中にアルカリ処理を導入することで比較的容易にサーボピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度を制御することができる。以下にこの紫外線露光タイプのレジストを用いた基板作製方法を説明する。
【0027】すなわち、基板を作製するには、ガラステンプレートを用意し、この上に所望のピット高さに対応する厚さで紫外線露光タイプのレジストを塗布する。
【0028】続いて、このレジストを、100℃程度の温度でベークし、その表面をアルカリ溶液に浸す。このアルカリ処理は、レジストを硬化させる効果がある。このアルカリ処理が施されたレジストは、後工程で行われる現像に際して、横方向での溶解速度が厚さ方向での溶解速度よりも遅くなり、急峻な形状のピットが形成される。そして、このレジストの横方向と厚さ方向の溶解速度比は、アルカリ処理時間によって変化するので、このアルカリ処理時間を制御することでピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度を任意の角度に調整することができる。
【0029】凹凸パターンを形成するには、このアルカリ処理が施されたレジストに対して、データトラック及びサーボピットに対応する領域を除いて紫外線を照射し、現像液で処理する。その結果、紫外線を照射した領域のみが溶解し、立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°〜90°のサーボピットが形成される。
【0030】このようにして凹凸パターンが形成された基板1には記録磁性層2が形成されるが、この記録磁性層2は、ディスクリート磁気ディスクで通常用いられている金属磁性薄膜であって良い。具体的には、Co,Co−Pt,Co−Ni,Co−Ni−Cr,Co−Cr,Co−Cr−Ta等のCo系金属磁性薄膜が挙げられる。この金属磁性薄膜は、スパッタ法等の手法により非磁性基板の凹凸パターンを反映した表面形状を呈して形成され、凹部と凸部とが互いに逆向きの磁化方向となるような磁化処理が施される。
【0031】また、以上が本発明の磁気ディスクの基本的な構成であるが、磁気ディスクの構成はこれに限らない。例えば、磁気ディスクで通常行われているように、記録磁性層の下側に下地層を設けたり、記録磁性層の表面に保護層を設けるようにしても何ら差し支えない。
【0032】上記下地層は、非磁性基板と記録磁性層の密着性を高め、また記録磁性層の結晶性を改善し磁気特性の向上を図るために設けられるもので、Cr膜が好適である。
【0033】保護層は、磁気ヘッドとの接触からディスク面を保護するために設けられるもので、カーボン膜の他、SiO2膜,ZrO2膜等が使用される。
【0034】
【作用】本発明では、ディスクリート磁気ディスクにおいて、サーボピット部の凸部の立ち上がり角度及び立ち下がり角度を45°〜90°とし、サーボピット部から再生されるサーボ信号のパルス間隔を0.4μm以下に規制する。
【0035】このような磁気ディスクでは、サーボピットがサーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下となるような狭い間隔で形成されているので、サーボピット部の線密度が高いものとなっている。
【0036】その一方、このサーボピットは立ち上がり角度及び立ち下がり角度が45°〜90°と比較的大きく設定されていることから、例えばピット高さが0.2μmである場合、両側のスロープ部の幅が各々0.2μm以下に抑えられる。したがって、サーボ信号のパルス間隔が0.4μm以下であっても、サーボピット同士が物理的に重なったり、符号間干渉が生じるといったことがなく、高密度記録化を図りながら、サーボ信号が高出力、高S/N比で再生されることになる。
【0037】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験結果に基づいて説明する。
【0038】実験例1本実験例では、磁気ディスクに信号ピットとして形成する凸部の最適な高さについて検討した。
【0039】円状の凸部が幅10μm、高さ0.05μm、0.1μmあるいは0.2μmで形成された3種類の基板を用意した。
【0040】それぞれの基板に、膜厚100nmのCr下地層、膜厚30nmのCoCrPt磁性層、膜厚10nmのカーボン保護層を、順次、スパッタ法により成膜することで磁気ディスクを作製した。
【0041】そして、作製された磁気ディスクについて、トラック幅が20μm、すなわち凸部の幅よりもトラック幅が広い磁気ヘッドで円周方向に信号を記録した。続いて、トラック幅が5μm、すなわち凸部の幅よりもトラック幅が狭い磁気ヘッドを円周方向に対して直角に横切るように走査させ再生を行った。記録信号波長は1μmである。
【0042】まず、代表例として凸部の高さを0.2μmとした磁気ディスクの再生信号プロファイルを図2に示す。このように磁気ヘッドを円周方向に対して直角に走査させると、凸部の断面形状をほぼ反映したかたちの再生信号プロファイルが得られる。この再生信号プロファイルの半値幅hwがこの磁気ディスクに形成された凸部の実効的な幅に相当する。
【0043】次に、他の磁気ディスクについても同様にして再生信号プロファイルから凸部の実効的な幅を求め、凸部の高さと実効的な幅の関係を調べた。その結果を図3に示す。
【0044】図3に示すように、凸部の高さが0.05μmの磁気ディスクでは、凸部の物理的な幅(10μm)と再生信号から求められる実効的な幅が一致しない。これは、凸部の高さが低いために、隣接する凹部からの雑音の影響を受けたからと考えられる。これに対して、凸部の高さを0.1μm、さらには0.2μmと高くした磁気ディスクでは、凸部の物理的な幅と実効的な幅がほぼ一致している。
【0045】このことから、基板に信号ピットとして形成する凸部やデータトラックの高さは0.1μm以上、好ましくは0.2μm以上とするのが適当であることがわかった。
【0046】実験例2本実験例では、磁気ディスクに形成するサーボピットの、最適な立ち上がり角度及び立ち下がり角度について検討した。
【0047】まず、以下のようにしてサーボピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度が異なる各種ディスクリート基板を作製した。
【0048】すなわち、ガラステンプレートを用意し、この上に0.2μm厚で紫外線露光タイプのレジスト(東京応化社製 商品名TSMR−V3)を塗布した。続いて、このレジストを、温度105℃でベークし、その表面をアルカリ溶液(東京応化社製 商品名DE−4)に浸した。このアルカリ溶液への浸漬時間によって後工程で現像されるピットの立ち上がり角度及び立ち下がり角度が制御される。したがって、浸漬時間は所望の立ち上がり角度及び立ち下がり角度に合わせて各種変化させた。そして、このレジストに対して、データトラック及びサーボピットに対応する領域を除いて紫外線を照射し、現像液で処理した。その結果、紫外線を照射した領域のみが溶解し、データトラック及びサーボピットが凸部として形成された基板が完成した。なお、基板に形成したサーボピットの立ち上がり角度、立ち下がり角度は40°、45°、50°、60°、80°または90°である。
【0049】以上のようにして作製された各種基板上に、実験例1と同様にしてCr下地層、CoCrPt磁性層、カーボン保護層を順次形成し、磁気ディスクを作製した。
【0050】そして、作製された磁気ディスクについて、サーボピットから得られる出力が最大となるような条件で、凹部と凸部とを互いに逆向きの磁化方向で磁化し、フライングハイト0.08μm、ギャップ長0.2μmの磁気ヘッドで信号再生を行い、再生信号プロファイル(信号パルス)を観測した。サーボピットの立ち上がり角度と、信号パルスの半値幅の関係を図4に示す。
【0051】図4からわかるように、信号パルスの半値幅は、サーボピットの立ち上がり角度が大きくなる程小さい値になっている。逆に、立ち上がり角度が45°未満と小さい範囲のサーボピットでは、この信号パルスの半値幅は0.4μm以上になり、基板上でのサーボピットの物理的なピット長0.25μmに比べてかなり大きな値になる。このような半値幅が大きな信号パルスの場合、パルス間隔が0.4μm以上になると、スロープ部で干渉が生じることが容易に予想される。
【0052】このことから、サーボピットの線密度の増大を図りながら、高S/N比、高出力のサーボ信号を得るには、サーボピットの立ち上がり角度、立ち下がり角度は45°〜90°とする必要があることがわかった。
【0053】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発明では、ディスクリート磁気ディスクにおいて、サーボピット部の凸部の立ち上がり角度及び立ち下がり角度を45°〜90°とし、さらにサーボピット部から再生されるサーボ信号のパルス間隔を0.4μm以下に規制するので、サーボピット部の線密度を増大させながら、高出力、高S/N比でサーボ信号を再生することができる。したがって、本発明は、記録容量が1GB以上の高容量磁気ディスクの実現に多いに貢献できる。




 

 


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