JP2585400B2 - 磁気デイスク装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、磁気デイスク装置に係る。本発明は、特に
コンピユータの外部記憶装置として使用するのに好適な
磁気デイスク装置に関する。

〔従来の技術〕

計算機の記憶容量の増大に伴つて、磁気デイスク装置
の記憶容量は、ますます大容量化される傾向にある。

磁気デイスク装置に関する従来技術として、例えば特
開昭60−133501号公報には、磁気デイスクの外周トラツ
クを内周トラツクと同じように高記録密度で記録できる
ようにするために、一つのスライダーにヘツドコアを複
数個設置したヘツドを用いて、外周と内周を同じ線密度
で記録することが記載されている。又、特開昭57−2104
03号公報には、デイスク上のトラツクに異なつた周波数
でデータを書き込むことにより個々のトラツクの容量を
最適化し、デイスク全体として記録密度を高めることが
記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

磁気デイスク装置に関する前述の従来技術は、いずれ
もデイスク自体の記録密度を高めることを意図してい
る。

磁気デイスク装置全体の記憶容量を高めるために、装
置をどのように構成すればよいかについて検討したもの
ではない。

本発明の目的は、総記憶容量が30ギガバイト以上、望
ましくは30〜40ギガバイトの磁気デイスク装置として具
備すべき構成を明らかにし、かかる記憶容量を実現する
高記録密度での記録が達成できる磁気デイスク装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の磁気デイスク装置は、一つの回転軸に複数枚
の磁気デイスクを取り付けたヘツド・デイスク・アセン
ブリを複数個具備し、該磁気デイスクに情報を書き込み
且つ読み出すための薄膜磁気ヘツドを有し、更に磁気デ
イスクの回転手段有する。

磁気デイスクは、一平方インチ当り45〜80メガビツト
の面記録密度とすることが望ましい。この面記録密度
は、トラツク密度が一インチ当り1500トラツク（1500TP
I）以上或は線記録密度が一インチ当り30キロビツト（3
0KbPI）以上の範囲で実現することが望ましい。

薄膜磁気ヘツドとしては、上下磁気コア間の磁気ギヤ
ツプ深さが殆どないか或はきわめて小さいものを備える
ことが望ましい。特に、磁気ギヤツプ深さを実質的に有
さず、磁気デイスクとの対向面から遠ざかる方向に直ち
にギヤツプが拡がつている薄膜磁気ヘツドを備えること
が望ましい。

薄膜磁気ヘツドの磁気ギヤツプの最大深さは、磁気コ
アのポール厚みと飽和磁束密度、および記録波長によつ
て変わる。本発明においては、下記の式に基づいて求め
られた磁気ギヤツプ深さとするものである。そして、本
発明における薄膜磁気ヘッドは磁気ギャップをはさんで
上記磁気コアと下部磁気コアとを有し、磁気ギャップに
おけるポール厚みを3.1μｍ以上、磁気コアの飽和磁束
密度を1T以上、磁気ギャップ深さを0.1μｍ以上及び記
録波長を2.5μｍ以下とするものである。

G_d≦0.13P_TB_S（λ＋4.3）−2.1 ここでG_d;磁気ギヤツプ深さ（μｍ） P_T;ポール厚み（μｍ） B_S;飽和磁束密度（Ｔ） λ ;記録波長（μｍ） 磁気デイスク回転手段としては、磁気デイスクの最内
周を24m/秒以上の周束で回転しうるものを備えることが
望ましい。

本発明は、磁気デイスク装置の記憶容量を高めるに
は、デイスクの記録装置を高めることが必要であるとの
着想に基づいている。

磁気ディスク装置の記憶容量を高めるには、デイスク
の記録密度を高めることのほかに、デイスク径を大きく
することが考えられる。

しかし、デイスク径を大きくすると、磁気デイスク装
置が大型変し、在来の磁気デイスク装置が設置されてい
たスペースに収納できなくなつてしまうという問題があ
る。

更にデータの書き込み域は読み出しの際に、薄膜磁気
ヘツドを支持するアームの移動距離が長くなるので、デ
ータの転送速度が遅くなるという問題がある。データの
転送速度を速くしようとすると、アクセス精度が悪くな
る。

このようなことから、デイスク径を大きくすること
は、記憶容量を高める手段としては好ましくない。

本発明は、磁気デイスク装置を大型化せず、しかもデ
ータ転送速度を遅くすることなく、30ギガバイト以上の
記憶容量を実現しうる磁気デイスク装置の構成を明らか
にしたものである。

磁気デイスク装置において、一般に使用されているデ
イスクの大きさは、おおよそ直径８〜11インチの範囲で
ある。

磁気デイスク装置を収納するスペースは、通常、床の
一辺の長さが0.5〜1.5m、高さが2m以下である。

従つて、具体的には、直径８〜11インチのデイスクを
用い、床の一辺の長さが0.5〜1.5mで高さが2m以内のス
ペースに収納でき、30ギガバイト以上の記憶容量を達成
しうる磁気デイスク装置の構成を明らかにしたものであ
る。

本発明においては、デイスクの面記録密度と薄膜磁気
ヘツドのギヤツプ深さとがきわめて重要な要件をなして
いる。

デイスクの面記録密度を45Mb/in²以上とすることによ
つて、前記のデイスク直径と収納スペースの範囲内で記
憶容量30ギガバイト以上を実現できる。

薄膜磁気ヘツドとして、上下磁気コア間のギヤツプ深
さが殆どないもの、好ましくは先の式で求めた値以下の
ギヤツプ深さを有するものを用いることによつて、前記
面記録密度のデイスクに対しデータの書き込みと読み出
しを行うことが可能となる。

デイスクは、なるべく線記録密度が50KbPIを超えず、
トラツク密度が3000TPIを超えないようにすることが望
ましい。線記録密度及びトラツク密度をあまり高くする
と、薄膜磁気ヘツドによつてデイスクからデータを読み
出すときに、隣接するトラツクのデータをも読み出して
しまい、ノイズが多くなる。50KbPI以下の線記録密度及
び3000TPI以下のトラツク密度であれば、かかるノイズ
の問題を回避できる。

本発明では、複数枚の円板状をした磁気デイスクを一
つの回転軸に取り付けてヘツド・デイスク・アセンブリ
を構成し、それらのヘツド・デイスク・アセンブリを複
数個備えることによつて磁気デイスク装置を構成するこ
とが望ましい。デイスクの直径を８〜11インチとした場
合、一つのヘツド・デイスク・アセンブリのデイスクの
枚数を10枚程度とすると、床の一辺の長さが0.5〜1.5m
で約2mの高さの収納スペース内に、ヘツド・デイスク・
アセンブリを８個程度収納することが十分可能である。

ヘツド・デイスク・アセンブリを８個具備すると、総
記憶容量を30ギガバイト以上とするためには一つのヘツ
ド・デイスク・アセンブリ当りの記憶容量をおよそ3.8
ギガバイト或はそれ以上とすることが必要になつてく
る。デイスクの表裏両面を情報の書き込みに利用し、一
つのヘツド・デイスク・アセンブリ当り８枚のデイスク
を設けてそのうちの15面を記録面として使用したとする
と、一面当りの記憶容量はおよそ0.25ギガバイト以上に
なる。デイスクのうちで実際に情報の書き込みに利用さ
れる部分は、せいぜい外周から4cm程度にすぎない。か
かるデイスクを用いて、前述の0.25ギガバイトを実現す
るには、一インチ当り1500トラツク以上のトラツク密度
と一インチ当りの30キロビツト以上の線記録密度とすれ
ば十分達成可能である。

磁気デイスク装置の記憶容量が大容量化しても、それ
に伴つて情報の書き込み及び読み出しに多くの時間がか
かるようになつたのでは、大容量化したメリツトは無い
か或は無いに等しい。大容量化と並行して情報の書き込
み及び読み出し速度すなわちデータ転送速度も高速化す
ることが要求される。面記録密度が45〜80メガビツト/i
n²のデイスクを有する磁気デイスク装置において、30ギ
ガバイト〜40ギガバイトの記憶容量を達成するには、デ
ータ転送速度を4.5〜６メガバイト／秒とすることが望
ましい。このようにすることにより情報処理速度を遅く
することなく記憶容量の大容量化を達成することが可能
となる。

なお、面記憶密度は、トラツク密度と線記録密度の積
で表し、データ転送速度は線記録密度と磁気デイスクの
周速の積で表すことができる。

一インチ当り1500以上のトラツク密度を実現するに
は、トラツク間のピツチを12.7μｍ以下にすることが望
ましく、トラツク間の相互の干渉を避けるために３〜５
μｍ程度のガードバンドを設けることが望ましいから、
トラツク幅は９μｍ以下とすることが望ましい。

データへのアクセス時間（位置決め時間）は、データ
転送速度の増大に伴つて短縮する必要があり、本発明に
おいては平均10m sec以下とすることが望ましい。デイ
スク回転数及び薄膜磁気ヘツド回転待ち時間は、データ
転送速度の関連から、夫々回転数は3500rpm以上、回転
待ち時間は平均8.5m sec以下とすることが望ましい。こ
こで回転待ち時間とは、所定トラツク位置まで移動した
薄膜磁気ヘツドが、そのトラツクの所定の位置に情報を
書き込む或は所定の位置から情報を読み出すために静止
して磁気デイスクが回転されるのを待つている時間を意
味する。

本発明の大容量磁気デイスク装置を実現するには、磁
気デイスクの構成がきわめて重要になる。

磁気デイスクは、アルミニウム等の非磁性基板の少な
くとも一方の表面に磁性体層を塗布或は他の手段によつ
て形成することによつて構成されるが、このときの磁性
体層の厚さ及び保磁力が重要になる。

具体的に云うと、一インチ当り30キロビツトの線記録
密度は、記録波長でおよそ2.5μｍであり、この場合デ
イスクの磁化反転幅を40％以下にしないと空間分解能が
とれない。磁化反転幅は、概略 の関係を有する。ここでａは磁化反転幅、δは磁性体の
厚み、Hcは磁性体の保磁力を表す。磁性体の厚さを薄く
し、保磁力を大にすると磁化反転幅を小さくすることが
できる。磁気デイスクとしては、非磁性円板上にγFe₂O
₃等の磁性粉とバインダーを混ぜて塗布したものいわゆ
る塗布媒体と、スパツタ技術により磁性材料だけを非磁
性円板上に付着した、バインダーを含まないものいわゆ
る連続媒体が考えられる。塗布媒体の場合には、磁性体
の厚みが0.3μｍ、保磁力が600エルステツドで磁化反転
幅をおよそ1.2〜1.5μｍにすることができる。これより
磁性体層の厚さは0.3μｍ以下とし、保磁力は600エルス
テツド以下とすることが望ましい。

連続媒体の場合でも同様であり、膜厚を薄くすること
で磁化反転幅が小さくなり、空間分解能がとられる。膜
厚を0.1μｍ以下にすることにより、磁化反転幅を１μ
ｍ程度まで小さくすることが可能となる。

磁気デイスクの磁性体層の表面には、磁気ヘツドが接
触することによる摩耗損傷を防止するために、固体状又
は液体状の潤滑剤よりなる潤滑膜を設けることが望まし
い。潤滑膜の厚さは、厚すぎるとこの厚さ分が実質的な
スペースとなり、記録・再生特性を悪くする原因となる
ので、0.05μｍ以下とすることが望ましい。

磁気デイスク装置において、薄膜磁気ヘツドの浮上ス
ペースも記録密度に影響を与える。記録密度を高めるに
はこの浮上スペースを小さくすることが望ましく、本発
明においては0.25μｍ以下とすることが望ましい。

本発明の磁気デイスク装置は、一般のインダクタンス
タイプの薄膜磁気ヘツドを用いて、情報の書き込みと読
み出しを行うことができる。しかし、より好ましくは、
オーバライトできるヘツド特に絶対値で22デシベル以上
のオーバライトができるヘツドを用いて重ね書きするこ
とが望ましい。最小周波数_１で書き込んだ上に最大周
波数_２で重ね書きした場合、消し残りの_１の出力Ｅ
_１と_２の出力Ｅ_２の比Ｅ₂/E_１が22デジベル
以上であることが望ましい。これよりも小さいと再生波
形にＥ_１の影響が強く現れ、エラーが急増する。

磁気デイスク装置の再生特性としては、Ｅ_１とＥ
_２の比で定義される分解能が45％以上を有することが望
ましく、これを実現するために波形改善回路を設けて再
生波形を整形し、波形を鋭くすることで実質的に分解能
を高めることが望ましい。このようにすることにより位
相マージンを広くすることができ、エラーを減らすこと
が可能となる。

更に、本発明は前述の式に代えて下記の式 を満足させるギヤツプ深さを有する薄膜磁気ヘツドを用
いることである。

なお、上記の式は記録波長2.5μｍ以下、このましく
は記録波長１〜2.5μｍのものに適用可能である。

本発明者らは、オーバライト特性は、薄膜磁気ヘツド
の磁気ギヤツプ深さによつて著しい影響を受けることを
明らかにした。そしてオーバライト特性を改善するに
は、ポール厚みとギヤツプ深さとが前述の式に示したよ
うに所定の関係を有することが望ましいことを明らかに
した。上述の式は、ギヤツプ深さ及びポールの異なる数
十種類の薄膜磁気ヘツドを用いてオーバライト特性を測
定し、それに基づいて導き出したものである。

この式は、近似的に G_d≦0.13P_TB_S（λ＋4.3）−2.1 の式として表すことができる。もつと厳密には、 G_d≦0.1326P_TB_S（λ＋4.34）−2.1 の式で表すことが望ましい。

トラツク密度を上げるために薄膜磁気ヘツドのトラツ
ク幅を狭くすると、それに比例して出力が低下する。こ
れを補償するために、薄膜磁気ヘツドのコイルターン数
を増加して出力を大きくすることが望ましく、具体的に
は20ターン以上とすることが望ましい。

薄膜磁気ヘツドは、非磁性基板上に磁性膜を形成し、
最終的にスライダー形状に加工して使用される。この場
合、基板材料としては、アルミナ，ジルコニア，炭化シ
リコン，スピネル構造型の酸化物たとえばMgAl₂O₃など
のセラミツクスを用いることが望ましい。

薄膜磁気ヘツドをデイスクへ押し付けるための加重
は、摺動性をよくするために軽いほどよく、特に10g以
下とすることが望ましい。

薄膜磁気ヘツドのスライダーの一方の端面、特に磁気
デイスクと対向する面の一方にはクラウンを付けておく
ことが望ましい。このようにすることによりクラウン部
分への空気の巻き込みを利用して薄膜磁気ヘツドを浮上
することが可能となる。

薄膜磁気ヘツドのスライダーの形は、ヘツドコア先端
に近い側の浮上力を弱めた形状とした正圧スライダー形
状或はその逆とした負圧スライダー形状として使用する
ことが可能である。

薄膜磁気ヘツドの磁性膜としては、上部磁気コア或は
下部磁気コアとも飽和磁束密度の高い磁性材料特に１テ
スラ以上の飽和磁束密度を有する材料を用いることが望
ましい。このような磁性材料としては、パーマロイに代
表される鉄−ニツケル合金或はコバルト−鉄−ニツケル
合金などがある。上記磁気コア或は下部磁気コアは、夫
々多層構造にしてもよい。この場合、磁性膜の各層の成
分を変えて多層膜とすることもできる。磁性膜と非磁性
膜とを交互に積層して多層膜とすることが望ましい。非
磁性膜としては、アルミナや酸化けい素のような絶縁膜
が望ましい。非磁性膜と磁性膜を交互に積層する場合、
磁性膜の成分は各層とも同じであつてもよい。勿論、成
分を変えてもかまわない。多層膜の合計の層数は二以上
すなわち最少限、磁性膜一層と非磁性膜一層の二僧とす
る。磁性膜と非磁性膜を交互に積層して多層膜とするこ
とにより、単磁区に近い形になり、うず電流低減により
高周波の透磁率を向上することができる。又、飽和磁束
密度の高い磁性材料を用いることにより、高い磁束密度
及び強い磁界を発生してオーバライト特性を向上するこ
とができる。多層膜形成手段としては、スパツタ法，め
つき法などを用いることができる。

本発明の磁気デイスク装置においては、リードヘツド
とライトヘツドの二種を用い、ポール厚の大きいインダ
クシヨンタイプの薄膜磁気ヘツドで書いて、ポール厚み
の薄いヘツドで読むことができる。このようにすること
によりオーバライト特性を高め且つ読み出し時の分解能
を高めることができる。リードヘツドにMR素子を用いる
ことにより、重ね書き後の消し残り信号の値Ｎと新しく
書き込んだ信号の値Ｓの比S/Nを高めることが可能であ
る。

フエライトヘツドを使用する場合には、ヘツド先端部
に薄膜の高飽和磁束密度材料たとえばパーマロイを取り
付けて、リード／ライト特性の向上を図ることが望まし
い。

薄膜磁気ヘツドは、磁気デイスク装置の運転停止時に
は磁気デイスクに接触させておき、磁気デイスクの回転
に伴つて浮上させてもよいし、或は運転スタート前にヘ
ツドを浮上させておき、所定の回転数に達してから浮上
量を制御するようにしてもよい。特に後者の方法は、磁
気デイスク表面の摩耗或はヘツドの摩耗を抑制するのに
好適であり、望ましい方法である。

薄膜磁気ヘツドを用いて情報を読み出す場合の特有の
問題として、“ウイグル”があり、特開昭58−194125号
公報にも記載されている。これは再生出力が不規則に変
動する現象であり、読み出しエラーの原因となる。この
ウイグル現象を抑制するためには、外部磁気の強さを３
エルステツド以下とすることが望ましい。

又、記録密度を高めるために薄膜磁気ヘツドのトラツ
ク幅が狭くなるので、サーボ面で位置合せするのではな
く、データ面にサーボ情報も書き込んだ埋め込みサーボ
方式とすることが望ましい。

〔作用〕

本発明は、記憶容量が30ギガバイト以上の磁気デイス
ク装置、特に30〜40ギガバイトの磁気デイスク装置とし
て具備すべき要件を明らかにしたことにある。

すなわちデイスクとして面記録密度が45〜80Mb/in²の
デイスクを備え、薄膜磁気ヘツドとして磁気ギヤツプ深
さが殆どないものを備えることを明らかにしたものであ
る。

薄膜磁気ヘツドの磁気キヤツプ深さを小さくすること
により、磁束の洩れが少なくなり、書き込み磁界を大に
できる、これにより保磁力の高いデイスクへの書き込み
が可能となる。

本発明者らは、薄膜磁気ヘツドとして次の式で求めら
れる磁気ギヤツプ深さを有するものを備えるべきである
ことを明らかにした。

G_d≦0.13P_TB_S（λ＋4.3）−2.1 この式を満足する薄膜磁気ヘツドによりデイスクへの
書き込み或は読み出しを行い、更にデータ転送速度を4.
5〜６メガバイト／秒とすることが、記憶容量30〜40ギ
ガバイトの磁気デイスク装置を実用化するうえで望まし
いことを明らかにした。

磁気デイスク装置の記憶容量を大容量化するに当つ
て、デイスク径を大きくしないために、デイスクの線記
録密度，トラツク密度，薄膜磁気ヘツドの磁気ギヤツプ
深さ及びデイスクの回転速度が重要となることを究明
し、それらの関係を明らかにしたものである。

記憶容量が30〜40ギガバイトの大容量磁気デイスク装
置が、どのような構成を具備しなければならないかを検
討し、明らかにしたのは、おそらく本発明が最先であ
る。

デイスクの記録密度を高めるに当つては、デイスクへ
情報を書き込んだり或は読み出したりするための薄膜磁
気ヘツドのポール厚みも重要になる。具体的には、薄膜
磁気ヘツドのポール厚みを小さくして、小さい波長で書
き込めるようにすることが望ましい。ポール厚みが大き
いとトラツク内の線記録密度を高めることができない。
磁気ヘツドのトラツク幅も小さくすることが望ましい。

〔実施例〕 第１図は、本発明の一実施例による磁気デイスク装置
の構成を示す概略図である。

第２図は、第１図における薄膜磁気ヘツド５近傍を拡
大した斜視図である。

磁気デイスク装置は、第１図に示す符号１〜８の構成
要素及びボイスコイルモータ制御回路とを有する。符号
１はべース、２はスピンドルである。一つのスピンドル
に第１図のように複数枚の円板状の磁気デイスク４が取
り付けられる。磁気デイスク４は、第２図に示すように
アルミナ等の非磁性円板4aの一方又は両方の面に磁性体
層4bを設けたものからなる。磁性体層4aには、多数のト
ラツク溝が設けてある。デイスク４の面記録密度は一平
方インチ当り45〜80メガビツトである。トラツク密度は
一インチ当り1500トラツク以上とすることが望ましく、
線記録密度は一インチ当り30キロビツト以上とすること
が望ましい。そして、これらの線記録密度とトラツク密
度の範囲内で、両者の積である面記録密度を前述のよう
に一平方インチ当り45〜80メガビツトとすることが望ま
しい。

このようにすることにより、デイスク径を著しく大き
くすることなく記録密度を高めることができる。

記録密度が増大し情報の記憶容量が大になつてもデー
タ転送速度がその分遅くなつたのでは、利用価値が少な
い。データ転送速度を4.5〜６メガバイト／秒とすれ
ば、データの出し入れを速やかに行うことができる。こ
のデータ転送速度はデイスクの周速と線記録密度の積で
決まる。線記録密度は一インチ当り30キロビツトである
から、データ転送速度4.5〜６メガバイト／秒は、直径
８〜11インチのデイスクの場合、デイスク回転数を3500
rpm以上とすることにより実現できる。この3500rpmとい
う回転数は、通常の磁気デイスク装置において採用され
ている一般的な回転数であり、実現はきわめて容易であ
る。

第１図では、一つのスピンドルに五枚の磁気デイスク
を設けた例が示されているが、五枚に限るものではな
い。本発明の磁気デイスク装置は、このように１つのス
ピンドルに複数枚のデイスクを設けたものを複数個備え
る。

符号３は、スピンドル２を駆動し、デイスクを回転す
るためのモータである。符号５はデータ用磁気ヘツドを
示し、符号5aは位置決め用磁気ヘツドを示している。符
号６はキヤリツジ、符号７はボイスコイル、符号８はマ
グネツトである。ボイスコイル７とマグネツト８により
ボイスコイルモータが構成されている。そして符号６と
７と８の要素により、ヘツドの位置決めがなされる。ボ
イスコイルと磁気ヘツド5,5aとはボイスコイルモータ制
御回路を介して接続されている。第１図において、上位
装置とは、たとえばコンピュータシステムを示す。

第２図は、磁気ヘツド及び磁気デイスクの拡大図であ
る。符号11はスライダー、符号９は記録波長、符号10は
デイスク回転方向を示している。ｔは磁気ヘツドの浮上
量を表し、T_Pはトラツクピツチを表している。

第３図は、本発明の磁気デイスク装置を、所定のスペ
ースに収納した状態を斜視図で示している。

容器100の内部にヘツド・デイスク・アセンブリ、（H
DA）101、ドライブ回路及び電源の入つたケース102、計
算機とのインターフエース103が収納されている。HDA10
1は、８個あり、これらが４個ずつ二段に収納してあ
る。容器100は、底の一辺の長さが0.5〜1.5m、高さが約
2mである。

磁気デイスク装置では、すでに情報が書き込んである
記録媒体上に、新しい情報を書き込んで使用する。これ
をオーバーライトと呼んでいる。その際前に書き込んで
ある情報は、新しく書き込んだ情報に対するノイズとし
て検知される。従つて、新しい情報を媒体に書き込むた
めには、磁気ヘツド先端から、媒体を磁化するために必
要な磁界を出すことが要求される。特に大容量磁気デイ
スク装置では、このオーバライト特性が重要になる。

薄膜磁気ヘツドの先端から出てくる磁界の強さは、磁
気ギヤツプ深さが小さい程大きくなる。そこで、磁気デ
イスク装置として要求されているオーバーライトした場
合のノイズ特性と、磁気ギヤツプ深さとの関係を調べ、
デイスク装置として誤動作しない磁気ギヤツプ深さとの
関係を調べた。

第12図は、本発明の磁気デイスク装置に使用される薄
膜磁気ヘツドの、磁気コア先端部の構造の概略を示す。
下部磁気コア31と上記磁気コア32とが平行になつている
長さが磁気ギヤツプ深さ38である。符号34は下部磁気コ
アのデイスク対向面の厚さ、符号35は同じく上記磁気コ
アの厚さ、33は磁気ギヤツプ長である。符号36はポール
厚み、符号37は導体コイルである。大容量磁気デイスク
装置ではすでに書き込まれている情報の上に新しい情報
を、直接書き込むというオーバーライト方式が重要にな
る。オーバーライト特性としては、絶対値で22dB以上の
値にすることが要求される。

そこで、記録波長3.4μｍ、浮上量0.27μｍ、媒体厚
み0.5μｍの塗布媒体（磁性体含有率65％以上）、媒体
の保磁力430エルステツドのものについて、磁気ギヤツ
プ深さと、オーバーライト特性の関係を調べた。得られ
た結果を第４図に示す。この結果から、オーバーライト
特性は、ギヤツプ深さを小さくすると大きな値をとるこ
とがわかり、薄膜磁気ヘツドを使用するためには、磁気
ギヤツプ深さを高精度に制御することが大切であること
がわかつた。

これは第５（ａ），（ｂ）図に示すように、磁気ギヤ
ツプ深さが短い程、磁気コア先端部から記録媒体の方に
出てくる磁束が強くなるためである。

磁気デイスク装置の記憶容量は、電子計算機の高性能
化にともなつて増加している。この磁気デイスク装置の
高性能化を達成するひとつの手段は、記録波長を短くす
ることにある。

そこで、まず最初に、記録波長が3.4μｍの場合につ
いて、磁気コアとして飽和磁束密度が１テスラのパーマ
ロイを用い上部磁気コアと下部磁気コアおよび磁気ギヤ
ツプ長との総和（以後ポール厚みと記す）、とオーバー
ライト特性および磁気デイスク装置として用いる２つの
周波数１と２との信号の強さの比（（₂/_１）で
ある分解能について調べた。得られた結果を第６図に示
す。第６図からオーバーライト特性はポール厚みが増加
する程高い値が得られることが分つた。これに対して、
分解能は、ポール厚が厚い程低下することが分つた。前
述のように、オーバーライト特性としては絶対値で22dB
以上が要求されるため、ポール厚は3.1μｍ以上必要で
あることがわかつた。この結果をもとに、分解能の適正
化を検討し、書き込み，読み出し特性を満足し、記録波
長が3.4μｍの磁気デイスク装置用磁気ヘツドとしてポ
ール長3.7μｍを採用した。

ついで、記録波長をさらに短くし、記録密度を向上さ
せることについて検討した。

その結果第７図（ａ），（ｂ）に示すように、ポール
厚さを薄くするとともに、磁気ギヤツプ深さを小さくす
る必要があることがわかつた。しかし、この方針で検討
を進めた結果、第６図からも明らかなように、ポール厚
さが薄くなるため、オーバーライト特性が劣化し、その
分を磁気ギヤツプ深さでカバーしようとすると、記録波
長が2.5μｍの場合で、磁気ギヤツプ深さを0.1μｍ程度
まで小さくする必要があることが分つた。磁気ギヤツプ
深さを0.1μｍ程度に制御することは困難である。そこ
でさらに検討を進めた結果、オーバライト特性を確保
し、磁気ギヤツプ深さの寸法精度に余裕を持たせるた
め、ポール厚みはできるだけ厚くすることにした。ポー
ル厚みを厚くすると第６図から分かるように、分解能は
低下するが、波形処理等の信号処理で対応できることが
分つたので、記憶波長が3.4μｍの場合の実績とを総合
し、ポール厚さをこれまで用いている3.7μｍにするこ
とによつてギヤツプ深さを大きくできることがわかつ
た。

磁気記録の情況は、ヘツドと媒体との総合で決まる。
そこで、ポール厚3.7μｍの薄膜磁気ヘツドを用い、今
後の記録密度の向上を見渡し、オーバーライト特性が絶
対値で22dB以上となる記録波長と媒体の保磁力，媒体の
厚み、媒体とヘツドとの間の間隔（浮上量）との関係を
調べた。

得られた結果を第８〜第10図に示す。第８図は記録波
長λと媒体の保持力Hcとの関係を示す。第９図は記録波
長と媒体厚み、第10図は記録波長とヘツドと媒体との距
離（ヘツドの浮上量）との関係を示す。これらの図か
ら、高密度化に対応するためには、媒体の保磁力を向上
するとともに、媒体膜厚を薄くする必要があることがわ
かる。

ここで、浮上量hg、媒体の膜厚t magおよび媒体保持
力Hcの記録波長依存性をこれまで実用化している記録波
長3.4μｍ、浮上量0.27μｍ、媒体膜厚0.5μｍ、保持力
430エルステツドの値を基準として求めた。

浮上量hgはこの基準浮上量をhgoとすると 媒体膜厚t magは 媒体保持力Hcは で示されることが知られている。なお、ここでλは記録
波長、λ_０は上記基準記録波長である。また、薄膜磁気
ヘツドがオーバーライト特性22dB（絶対値）を実現する
に必要な磁界強度を発生するためのギヤツプ深さG_dは で示されることがわかつた。

実際に、（１），（２），（３）式を４（式）に代入
する。そして、上記h g₀,t mag,Hc₀,λ_０の基準値での
ギヤツプ深さG_dは1.5μｍであることを用いて計算する
と、 関係が得られた。

この結果をもとに、絶対値で22dBのオーバーライトが
得られる記録波長とギヤツプ深さとの関係を求めた。得
られた結果を第11図に示す。この線の下側では、オーバ
ーライト特性が絶対値で22dB以上の高性能記録ができる
ことがわかつた。特に、記録波長として2.5μｍ以下の
より高密度の記録が可能であることが分かった。

次に、前述の（１）式においてP_Tを3.7μｍと一定に
し、記録密度の向上に必要と考えられる磁気ギヤツプ長
をより狭くすることを検討した。その結果、磁気ギヤツ
プ長を狭くすると、媒体への磁界分布が急峻になるた
め、分解能は向上するが、問題としている磁気ギヤツプ
深さは、第11図に示したものより狭くなることが分り、
オーバーライト特性を絶対値で22dB以上に保ちながらギ
ヤツプ深さを大きく保つためには、これまで検討してき
たギヤツプ長0.4μｍに保つことが有効であることが分
つた。

次に、磁気ヘツドによる記録再生の特性を向上させる
ために研究開発の進められている高飽和磁束密度磁性材
料の適用について検討した。

その結果、高飽和磁束密度磁性材料の効果は、前述の
（１）式のP_Tを実効的に増加させ、その効果は、飽和磁
束密度が１テスラのパーマロイに比べて、 の値となることが分つた。

この場合は（５）式より明らかに、ギヤツプ深さG_dは
広くすることができる。

第13図は、第11図の特性を磁気ギヤツプ深さ（G_d），
ポール長さ（P_T）とヘツドコアの飽和磁束密度（B_S）と
の積及び記録波長（λ）とから更に詳細に整理したもの
である。

この結果、前記（５）式は、近似的に G_d≦0.13P_TB_S（λ＋4.3）−2.1 の式としても表せることがわかつた。各々の曲線の下部
側で実施可能である。このような曲線に従って本発明に
おける磁気ギャップ深さ，ポール厚さ，磁気コアの飽和
磁束密度を特定の値とすることによって記録波長として
2.5μｍ以下の高記録密度の記録が可能となるものであ
る。

〔発明の効果〕

本発明によつて、記憶容量が30〜40ギガバイトという
きわめて大容量の磁気デイスク装置を実現することがで
きた。

更に、かかる大容量の磁気デイスク装置に使用される
薄膜磁気ヘツド及び磁気デイスクが明らかにできた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁気デイスク装置の一実施例を示す
概略構成図、第２図は第１図の磁気ヘツド近傍を拡大し
た斜視図である。第３図は磁気デイスク装置を所定のス
ペースに収納した状態の斜視図である。第４図はオーバ
ーライト特性のギヤツプ深さ依存性を示す特性図、第５
図（ａ），（ｂ）はヘツド先端部の磁束の流れを示す説
明図、第６図はオーバーライトと分解能特性のポール厚
み依存性を示す特性図、第７図（ａ），（ｂ）はヘツド
先端部形状の記録波長依存性を示す説明図、第８図は媒
体保磁力と記録波長の関係を示す特性図、第９図は媒体
膜厚と記録波長の関係を示す特性図、第10図は浮上量と
記録波長の関係を示す特性図、第11図はギヤツプ深さの
記録波長依存性を示す特性図である。第12図は薄膜磁気
ヘツドの先端部分の断面図、第13図は、薄膜磁気ヘツド
のギヤツプ深さ，コアの飽和磁束密度とポール長との
積，記録波長の関係を示す特性図である。 ２……スピンドル、３……モータ、４……磁気デイス
ク、5,5a……磁気ヘツド、101……ヘツド・デイスク・
アセンブリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福井 宏 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 福岡 弘継 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 青井 基 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 勝本 正之 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 小河 卓二 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 成瀬 淳 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (72)発明者 斉藤 翼生 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭61−20212（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報を記憶する磁気ディスクと、該磁気デ
   ィスクに対して情報の書き込み及び／又は読み出しを行
   う薄膜磁気ヘッドとを具備する磁気ディスク装置におい
   て、前記薄膜磁気ヘッドは磁気ギャップをはさんで上部
   磁気コアと下部磁気コアとを有し、前記磁気ギャップ部
   のポール厚み（P_T），前記コアの飽和磁束密度（B_S）及
   び磁気ギャップ深さ（G_d）が、 G_d≦0.13P_TB_S（λ＋4.3）−2.1 の式を満足するとともに、前記ポール厚みが3.1μｍ以
   上、前記コアの飽和磁束密度が1T以上、前記磁束ギャッ
   プ深さが0.1μｍ以上、及び前記記録波長が2.5μｍ以下
   であることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】情報を記録する磁気ディスクと、該磁気デ
   ィスクに対して情報の書き込み及び／又は読み出しを行
   う薄膜磁気ヘッドとを具備する磁気ディスク装置におい
   て、前記薄膜磁気ヘッドは磁気ギャップをはさんで上部
   磁気コアと下部磁気コアとを有し、前記磁気ギャップ部
   のポール厚み（P_T），コアの飽和磁束密度（B_S）及び磁
   気ギャップ深さ（G_d）が、 の式を満足するとともに、前記ポール厚みが3.1μｍ以
   上、前記コアの飽和磁束密度が1T以上、前記磁束ギャッ
   プ深さが0.1μｍ以上及び前記記録波長2.5μｍ以下であ
   ること特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項１において、書き込み専用ヘッドと
   して、インダクションタイプヘッドを、読み出し専用ヘ
   ッドとして、MRヘッドを具備することを特徴とする磁気
   ディスク装置。