(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に形成された記録層を有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体上方にトラック幅方向に沿って配置される磁気抵抗効果膜およびトラック方向に沿って前記磁気抵抗効果膜の両端を挟み前記磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を流す一対の電極を含む磁気ヘッドとを有し、
前記記録層の磁化容易軸方向が前記センス電流の通電により発生する磁界の方向であるトラック幅方向と直交し、
前記記録層のトラック幅方向の残留磁化ＭＡと前記記録層の磁化容易軸方向の残留磁化Ｍｅとの比がＭＡ／Ｍｅ＜０．６を満たす
ことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
前記磁気記録媒体は、垂直記録媒体であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項３】
前記磁気記録媒体は、トラック方向に磁気異方性を有する面内記録媒体であることを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果膜は、磁化自由層、金属で形成された非磁性層、磁化固着層および反強磁性層を積層した構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果膜は、磁化自由層、絶縁体で形成された非磁性層、磁化固着層および反強磁性層を積層した構造を有することを特徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓ／Ｎ比の良好な信号検出が可能な磁気抵抗効果膜を有する磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の高密度化に対応できる磁気ヘッドとして、垂直通電型磁気抵抗効果膜（ＣＰＰ−ＭＲ膜）やトンネル磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）を用いたものが注目されている。これらの磁気抵抗効果膜は、シールド層／電極層／磁化自由層／非磁性層／磁化固着層／反強磁性層／電極層／シールド層という積層構造を有し、トラック方向に沿って膜面に垂直方向にセンス電流を流して磁気記録を検出する。これらの磁気抵抗効果膜では電極層が磁気抵抗効果膜の上下に設けられており、狭トラック化できるため高密度化に対応できる。
【０００３】
従来、上記のようなＣＰＰ−ＭＲ膜やＴＭＲ膜を用いた磁気ヘッドと、面内記録媒体とを組み合わせた磁気ディスク装置が知られている。従来用いられている面内記録層は、磁化容易軸が面内でランダムに向いているかまたはわずかに異方性を有するものである。
【０００４】
ところが、トラック方向に沿って膜面に垂直にセンス電流を流す構成の磁気抵抗効果型再生ヘッドを用いた場合には、トラック幅方向にセンス電流磁界が発生し、このセンス電流磁界によって面内記録媒体上の記録情報の劣化、具体的にはノイズ増大や記録分解能劣化が引き起こされるという問題があることがわかってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、記録信号劣化を防ぎ、高密度化に対応した信号品質の高い磁気記録再生が可能な磁気ディスク装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る磁気ディスク装置は、非磁性基板上に形成された記録層を有する磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体上方にトラック幅方向に沿って配置される磁気抵抗効果膜およびトラック方向に沿って前記磁気抵抗効果膜の両端を挟み前記磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を流す一対の電極を含む磁気ヘッドとを有し、前記記録層の磁化容易軸方向が前記センス電流の通電により発生する磁界の方向であるトラック幅方向と直交し、前記記録層のトラック幅方向の残留磁化ＭＡと前記記録層の容易軸方向の残留磁化Ｍｅとの比がＭＡ／Ｍｅ＜０．６を満たすものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【０００８】
本発明者は、ＣＰＰ−ＭＲ膜やＴＭＲ膜を用いた磁気ヘッドと面内記録媒体とを組み合わせた従来の磁気ディスク装置において記録情報の劣化が引き起こされる原因について検討した。その結果、面内記録媒体において記録品質を決定する磁化転移部にトラック幅方向にセンス電流磁界が印加されると、磁化転移部が乱され、その結果としてノイズ増大や記録分解能劣化につながることを見出した。以下、本発明の磁気ディスク装置と従来の磁気ディスク装置とを比較しながら説明する。
【０００９】
図１は本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の概略的な構成を示す斜視図である。図１には、垂直磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスクおよび磁気ヘッドを示している。
【００１０】
図１に示すように、磁気ディスク１０は、非磁性基板１１上に垂直記録層１３および保護層１４を有する。垂直記録層１２の磁化容易軸は膜面に対してほぼ垂直になっている。必要に応じて、非磁性基板１１と垂直記録層１３との間に、軟磁性下引き層や下地層などを設けてもよい。
【００１１】
磁気ディスク１０の上方には磁気ヘッド２０が配置される。この磁気ヘッド２０は、トラック方向に沿って、下シールド２１、磁気抵抗効果膜（図１には示されていない）、および上シールド２２を含む再生ヘッドと、記録磁極２３および記録磁極２３に作用する励磁コイル２４を含む記録ヘッドとを有する。記録再生一体型の磁気ヘッドでは、上シールド２２は記録磁極２３と磁気的に結合して記録ヘッドの一部としても機能する。この場合、上シールド２２はリーディング磁極、記録磁極２３はトレーリング磁極である。図１においては、記録磁極２３の下方に位置する磁気ディスクに、トラック幅Ｔの記録トラックを示している。
【００１２】
図２は磁気ヘッドのうち再生ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）に平行な平面で切断した断面図である。再生ヘッドは磁気抵抗効果膜としていわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｐｌａｎｅ）−ＭＲ膜（垂直通電型磁気抵抗効果膜）を用いたものである。図２に示すように、下シールド２１と上シールド２２との間には、トラック方向に沿って、下電極３１、磁気抵抗効果膜３２および上電極３３が順次積層されて形成されている。下電極３１は下シールド２１に接続され、上電極３３は上シールド２２に接続されており、下シールド２１および上シールド２２は磁気抵抗効果膜３２にセンス電流を流すためのリードとしても機能し、センス電流は一方のシールドから他方のシールドへ流される。磁気抵抗効果膜３２のトラック幅方向に沿う両側には、１対のハードバイアス膜３４ａ、３４ｂが設けられている。下電極３１、磁気抵抗効果膜３２、上電極３３およびハードバイアス膜３４ａ、３４ｂは、絶縁膜３５によって囲まれている。
【００１３】
図３に磁気抵抗効果膜３２の一例を示す。図３の磁気抵抗効果膜は、下電極３１側から順に、磁化自由層（フリー層）４１、金属で形成された非磁性層４２、磁化固着層（ピン層）４３、反強磁性層４４、上電極３３を積層した構造を有する。必要に応じて、磁化自由層４１の下に下地層を設けてもよく、反強磁性層４４の上に保護層を設けてもよい。磁化自由層４１、非磁性層４２、磁化固着層４３、反強磁性層４４の積層順序は上記と逆でもよい。
【００１４】
なお、磁気抵抗効果膜３２として、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁体で形成された非磁性層４２を有するＴＭＲ膜（トンネル磁気抵抗効果膜）を用いてもよい。
【００１５】
図４を参照して本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の動作を説明する。磁気ディスク１０は、非磁性基板１１上に、軟磁性下引き層１２、垂直記録層１３および保護層１４を有する。磁気ディスク１０の記録トラックには、上向きまたは下向きに磁化された記録セルが形成されている。垂直記録がなされる磁気ディスクの記録層は、トラック幅方向にはほとんど磁化されておらず、記録層のトラック幅方向の磁化ＭＡと記録層の磁化容易軸方向（膜面垂直方向）の磁化Ｍｅとの比はＭＡ／Ｍｅ＜０．６を満たしている。
【００１６】
磁気記録を読み出すには、センス電流をたとえば上シールド２２から下シールド２１へ向かって磁気抵抗効果膜３２の膜面に垂直に流す。再生ヘッドが走行するにつれて、磁気抵抗効果膜３２の磁化自由層の磁化は、記録セルの磁化に応じて回転する。磁化自由層の磁化方向が磁化固着層の磁化方向に対して平行になったときには、磁気抵抗効果膜３２の抵抗は小さくなる。磁化自由層の磁化方向が磁化固着層の磁化方向に対して反平行になったときには、磁気抵抗効果膜３２の抵抗は大きくなる。この抵抗変化は、センス電流が流れる回路の電圧変化として検出される。
【００１７】
図４に示されるように、センス電流磁界Ｈの方向は磁気記録媒体面でトラック幅方向に向いており、記録層の磁化容易軸方向（膜面垂直方向）と直交している。つまり、センス電流磁界Ｈの方向は記録層１３の磁化困難軸方向となるため、記録層１３の磁化状態はセンス電流磁界Ｈによる影響を受けることなく安定に保持される。
【００１８】
比較のために、図５を参照して上記と同様の構成を有するＣＰＰ−ＭＲ膜を含む再生ヘッドと面内記録媒体とを組み合わせた従来の磁気ディスク装置の動作を説明する。磁気ディスク１０’は、非磁性基板１１上に、下地層１５、面内記録層１６および保護層１４を有する。この面内記録層１６では、磁化容易軸が面内でランダムに向いている。磁気ディスク１０’の記録トラックには、ほぼトラック方向に沿って磁化された記録セルが形成されている。上記と同様に、磁気記録を読み出すために、センス電流を上シールド２２から下シールド２１へ向かって磁気抵抗効果膜３２の膜面に垂直に流すと、センス電流磁界Ｈの方向は磁気記録媒体面でトラック幅方向に向く。
【００１９】
面内記録層１６の磁化転移部（ここからの検出信号に基づいて信号処理が行われる）では磁化がつき合わせ磁化となっており、磁化転移部内では局所的にトラック方向に向いていない磁化成分が存在する。このような不安定な磁化転移部に対して、トラック幅方向にセンス電流磁界Ｈが印加されると、磁化移転部の局所磁化はトラック幅方向に向きやすくなる。その結果、磁化転移の急峻な変化が弱まり、ノイズが大きくなって信号の劣化につながる。また、長期的には磁化転移幅の広がりを招き、分解能を低下させる原因となる。
【００２０】
図６（ａ）および（ｂ）を参照して、面内記録層の磁化転移部に印加されるセンス電流磁界の影響を説明する。図６（ａ）は磁化転移部の直上に磁気抵抗効果膜が位置し、磁気抵抗効果膜から磁化転移部にトラック幅方向に沿ってセンス電流磁界Ｈが印加されている状態を示している。図６（ｂ）は、記録直後の磁化転移幅がａであるのに対し、再生を繰り返した後の磁化転移幅がａａに広がることを示している。この現象は分解能の劣化につながる。
【００２１】
図７に、面内記録媒体について、記録直後に再生した場合と、１０００時間連続して再生した（すなわちトラック幅方向にセンス電流磁界Ｈを印加し続けた）後に再生した場合で、記録密度と再生出力との関係を示す。この図では、低記録密度で得られる出力の３０％の出力が得られる記録密度（Ｄ３０）を比較している。図７からわかるように、記録直後にはＤ３０が１０００ｋｆｃｉであったのに対し、１０００時間後にはＤ３０が９００ｋｆｃｉと１０％劣化している。このように面内記録媒体では、分解能の顕著な劣化が見られる。
【００２２】
次に、図８および図９を参照して、面内記録媒体（図８）と垂直記録媒体（図９）における出力の経時変化を比較する。ここでは、面内記録媒体でも垂直記録媒体でも、再生ヘッドを記録トラックからはずして（オフトラックで）所定時間走行させて再生した後に記録トラックで再生した出力と、再生ヘッドを記録トラック上で（オフトラックで）所定時間走行させた後に記録トラックで再生した出力を測定して、出力の経時変化を調べている。
【００２３】
図８および図９に示すように、面内記録媒体でも垂直記録媒体でも、オフトラック再生後の出力の経時的な減少傾向は同様である。この出力の減少傾向は、熱揺らぎに起因している。一方、図８に示すように、面内記録媒体ではオントラック再生後の出力の経時的な減少が著しい。これに対して、図９に示すように、垂直記録媒体ではオントラック再生後の出力は、オフトラック再生後の出力とほとんど変わらず、熱揺らぎによる劣化のみが認められる。つまり、垂直記録媒体では、磁気抵抗効果膜からトラック幅方向にセンス電流磁界Ｈが印加されても、記録状態が劣化することはないといえる。
【００２４】
なお、面内記録媒体であっても、トラック方向に磁気異方性を有し、記録層のトラック幅方向の残留磁化ＭＡと記録層の磁化容易軸方向の残留磁化Ｍｅとの比がＭＡ／Ｍｅ＜０．６を満たしていれば、上記と同様な効果が得られる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、記録信号劣化を防ぎ、高密度化に対応した信号品質の高い磁気記録再生が可能な磁気ディスク装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気ディスク装置の概略的な構成を示す斜視図。
【図２】図１に示される磁気ヘッドの再生ヘッドを媒体対向面に平行な平面で切断した断面図。
【図３】磁気抵抗効果膜の一例を示す断面図。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気ディスク装置の動作を説明するための斜視図。
【図５】従来の磁気ディスク装置の動作を説明するための斜視図。
【図６】面内記録層の磁化転移部に印加されるセンス電流磁界の影響を説明するための図。
【図７】面内記録媒体について、記録直後に再生した場合と、１０００時間連続して再生した後に再生した場合で、記録密度と再生出力との関係を示す図。
【図８】面内記録媒体における出力の経時変化を示す図。
【図９】垂直記録媒体における出力の経時変化を示す図。
【符号の説明】
１０…磁気ディスク
１１…非磁性基板
１２…軟磁性下引き層
１３…垂直記録層
１４…保護層
２０…磁気ヘッド
２１…下シールド
２２…上シールド
２３…記録磁極
２４…励磁コイル
３１…下電極
３２…磁気抵抗効果膜
３３…上電極
３４ａ、３４ｂ…ハードバイアス膜
３５…絶縁膜
４１…磁化自由層（フリー層）
４２…非磁性層
４３…磁化固着層（ピン層）
４４…反強磁性層
【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】
0003576145.tif 000008
【図８】
0003576145.tif 000009
【図９】
0003576145.tif 000010