(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置であって、
前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査する探針と、
前記探針を振動させる振動手段と、
搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成すると共に、当該搬送波周波数を変化させる信号発生手段と、
実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有しており、前記振幅変調信号に基づいて前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流を生成して当該磁気記録ヘッドに印加するヘッドアンプ等価回路と、
前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定する位相変位測定手段と、
前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定する磁界周波数依存性測定手段とを具備したことを特徴とする磁気記録ヘッド測定装置。
【請求項２】
前記ヘッドアンプ等価回路から前記磁気記録ヘッドに印加される振幅変調電流の振幅を測定する電流測定手段と、
前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記振幅変調電流の振幅の変化を前記磁気記録ヘッドの電流周波数依存性として測定する電流周波数依存性測定手段とを更に具備したことを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド測定装置。
【請求項３】
前記振幅変調電流の振幅が基準値に等しくなるように前記振幅変調信号の振幅を変化させるよう前記信号発生手段を制御する振幅制御手段を更に具備し、
前記磁界周波数依存性測定手段は、前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定することを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド測定装置。
【請求項４】
磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置であって、
実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路と、信号発生器と、電流振幅測定器とで構成され、前記磁気記録ヘッドが接続される前記ヘッドアンプ等価回路に対し、前記信号発生器から振幅を一定の値に維持したまま信号周波数を変化させた信号を入力し、前記磁気記録ヘッドに供給される電流の振幅を前記電流振幅測定器を用いて測定する電流周波数依存性測定手段と、
前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査する探針と、
前記探針を振動させる振動手段と、
搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成し、前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流として当該磁気記録ヘッドに印加すると共に、当該搬送波周波数を変化させる信号発生手段と、
前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定する位相変位測定手段と、
前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定する磁界周波数依存性測定手段とを具備したことを特徴とする磁気記録ヘッド測定装置。
【請求項５】
磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定方法であって、
探針を振動させた状態で前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査するステップと、
搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成すると共に、当該搬送波周波数を変化させるステップと、
前記振幅変調信号を実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路に印加するステップと、
前記ヘッドアンプ等価回路から前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流を生成して当該磁気記録ヘッドに印加するステップと、
前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定するステップと、
前記搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定するステップとを有することを特徴とする磁気記録ヘッド測定方法。
【請求項６】
前記ヘッドアンプ等価回路から前記磁気記録ヘッドに印加される振幅変調電流の振幅を測定するステップと、
前記搬送波周波数の変化に対する前記振幅変調電流の振幅の変化を前記磁気記録ヘッドの電流周波数依存性として測定するステップとを更に有することを特徴とする請求項５記載の磁気記録ヘッド測定方法。
【請求項７】
前記振幅変調電流の振幅が基準値に等しくなるように前記振幅変調信号の振幅を変化させるステップと、
前記搬送波周波数の変化に対する位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定するステップとを更に有することを特徴とする請求項５記載の磁気記録ヘッド測定方法。
【請求項８】
磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定方法であって、
実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路と、信号発生器と、電流振幅測定器とを用い、前記磁気記録ヘッドが接続される前記ヘッドアンプ等価回路に対し、前記信号発生器から振幅を一定の値に維持したまま信号周波数を変化させた信号を入力し、前記磁気記録ヘッドに供給される電流の振幅を前記電流振幅測定器を用いて測定するステップと、
探針を振動させた状態で前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査するステップと、
搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成し、前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流として当該磁気記録ヘッドに印加すると共に、当該搬送波周波数を変化させるステップと、
前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定するステップと、
前記搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定するステップとを有することを特徴とする磁気記録ヘッド測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置及び磁気記録ヘッド測定方法に関し、特に、磁気力顕微鏡（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＭＦＭ）の技術を用いて磁気記録ヘッドの高周波磁界の周波数特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置及び磁気記録ヘッド測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に使用する磁気記録ヘッドの製造工程などにおいて、当該ヘッドの磁界の分布や磁気力などを測定する場合に、磁気力顕微鏡（ＭＦＭ）を利用した専用のヘッド測定装置が使用されている。ＭＦＭは、走査型プローブ顕微鏡の一種で、通常ではカンチレバーに搭載された探針を測定対象試料である磁気記録ヘッドに接近させて、非接触状態で当該ヘッドから発生する磁界による磁気力相互作用（力または力勾配）を検出する。
【０００３】
磁気記録ヘッド（以下単にヘッドと略す場合がある）は、例えばインダクティブ型の薄膜ヘッドであり、コイルに印加される信号電流に応じた記録磁界を発生する磁気ギャップを有する。前記磁気記録ヘッド測定装置は、試料であるヘッド（のコイル）に高周波の信号電流を印加し、当該磁気ギャップから発生する磁界分布を測定する。具体的な測定方法としては、振動しているカンチレバーの位相または変位（ヘッドの磁界に伴う磁気力相互作用）を検出し、この検出結果に基づいて探針と試料間に作用する力勾配または力を測定する。この場合、カンチレバーの位相は力勾配に近似し、またカンチレバーの変位は力に近似するという関係を利用して測定を行う。
【０００４】
ところで、測定方式としては種々なものがある。例えば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｔｈｅ  ｇｉｇａｈｅｒｔｚ  ｒｅｓｐｏｎｓｅ  ｏｆ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ｈｅａｄｓ  ｗｉｔｈ  ｔｈｅ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ”，  Ｒ．  Ｐｒｏｋｓｃｈ  ｅｔ  ａｌ．  （Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ｅｔ  ａｌ．），  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌａｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．  ７４，  Ｎｏ．  ９，  Ｍａｒｃｈ  １９９９，  ｐｐ  １３０８−１３１０（以下、先行技術１と称する）には、磁気記録ヘッドに振幅変調された電流を印加し、その変調周波数をＭＦＭカンチレバーの共振周波数に合わせることによって、振動したカンチレバーの変位（力）の共振周波数成分を検出する技術が開示されている。この技術では、カンチレバーの機械的共振周波数のＱ値を利用することによって感度を向上させている。
【０００５】
また、「記録および再生ヘッドの評価解析技術」，大森広之，ソニー株式会社，日本応用磁気学会誌，ｖｏｌ．  ２３，  Ｎｏ．  １２，  １９９９，  ｐｐ２１１１−２１１７（以下、先行技術２と称する）には、磁気記録ヘッドに高周波の正弦波を印加し、ヘッドの周りに生じた磁界によるカンチレバーの位相変化（力勾配）のＤＣ成分を測定する技術が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述の先行技術１及び２は、原理的には有効な方法であるが、主にヘッドの磁界の空間分布を測定するためのものであり、実際のＨＤＤに組み込んだ状態における高周波磁界の周波数特性の測定には適していない。その理由は、信号発生器とヘッドを駆動するアンプとの信号印加方法の違いにある。信号発生器は通常、電圧一定で駆動されるが、実際のヘッドアンプは電流一定で駆動される（ただし、周波数特性により高周波では一定でなくなる場合もある）。信号発生器から直接信号印加を行う場合、高周波では回路計のインピーダンスが変化するため、ＨＤＤに組み込んだ状態に近い周波数特性を測定することができない。また、実際のヘッドアンプはデジタル動作するため、これを先行技術１や先行技術２の装置に組み込むことは困難である。
【０００７】
本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、磁気記録ヘッドをＨＤＤに組み込んだ状態と同じような環境において当該磁気記録ヘッドから生じている磁界の周波数特性を測定することのできる磁気記録ヘッド測定装置及び磁気記録ヘッド測定方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る磁気記録ヘッド測定装置は、磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置であって、前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査する探針と、前記探針を振動させる振動手段と、搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成すると共に、当該搬送波周波数を変化させる信号発生手段と、実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有しており、前記振幅変調信号に基づいて前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流を生成して当該磁気記録ヘッドに印加するヘッドアンプ等価回路と、前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定する位相変位測定手段と、前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定する磁界周波数依存性測定手段とを具備したことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る磁気記録ヘッド測定装置は、磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定装置であって、実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路と、信号発生器と、電流振幅測定器とで構成され、前記磁気記録ヘッドが接続される前記ヘッドアンプ等価回路に対し、前記信号発生器から振幅を一定の値に維持したまま信号周波数を変化させた信号を入力し、前記磁気記録ヘッドに供給される電流の振幅を前記電流振幅測定器を用いて測定する電流周波数依存性測定手段と、前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査する探針と、前記探針を振動させる振動手段と、搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成し、前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流として当該磁気記録ヘッドに印加すると共に、当該搬送波周波数を変化させる信号発生手段と、前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定する位相変位測定手段と、前記信号発生手段による搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定する磁界周波数依存性測定手段とを具備したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る磁気記録ヘッド測定方法は、磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定方法であって、探針を振動させた状態で前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査するステップと、搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成すると共に、当該搬送波周波数を変化させるステップと、前記振幅変調信号を実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路に印加するステップと、前記ヘッドアンプ等価回路から前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流を生成して当該磁気記録ヘッドに印加するステップと、前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定するステップと、前記搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定するステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る磁気記録ヘッド測定方法は、磁気記録ヘッドの特性を測定する磁気記録ヘッド測定方法であって、実際のヘッド駆動アンプと等価な電気特性を有するヘッドアンプ等価回路と、信号発生器と、電流振幅測定器とを用い、前記磁気記録ヘッドが接続される前記ヘッドアンプ等価回路に対し、前記信号発生器から振幅を一定の値に維持したまま信号周波数を変化させた信号を入力し、前記磁気記録ヘッドに供給される電流の振幅を前記電流振幅測定器を用いて測定するステップと、探針を振動させた状態で前記磁気記録ヘッドの表面を非接触状態で走査するステップと、搬送波を振幅変調させた振幅変調信号を生成し、前記磁気記録ヘッドを動作させる振幅変調電流として当該磁気記録ヘッドに印加すると共に、当該搬送波周波数を変化させるステップと、前記磁気記録ヘッドから発生される磁界に応じた探針の振動の位相変位を測定するステップと、前記搬送波周波数の変化に対する前記位相変位の変化を前記磁気記録ヘッドの磁界周波数依存性として測定するステップとを有することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
（磁気記録ヘッド測定装置の構成）
図１は、本発明の第１の実施形態に関係する磁気記録ヘッド測定装置の要部を示すブロック図である。
【００１４】
同実施形態の測定装置は、図１のように、被測定物である磁気記録ヘッド１０１と、この磁気記録ヘッド１０１に電流を印加するヘッドアンプ等価回路１０２と、搬送波周波数ωｃ及び変調周波数ωｍの振幅変調された信号を発生し、ヘッドアンプ等価回路１０２に流れる電流の振幅ならびに周波数を制御する信号発生器１０３と、磁気記録ヘッド１０１に流れる電流の振幅を測定する電流値測定器１０４と、磁気記録ヘッド１０１から生じている高周波磁界を測定するための、磁性体からなるもしくは磁性体をコーティングし磁化された振動子としての探針１０６と、この探針１０６に働く力学的相互作用を測定する力学的相互作用測定系１０７と、この力学的相互作用測定系１０７から出力される１つまたは複数の信号を保存・処理する信号処理装置１０８とを有する。以下では、「電流の振幅」を「電流値」と称するものとする。
【００１５】
さらに、測定装置は、探針１０６を支えるカンチレバー１１１と、このカンチレバー１１１をその機械的共振周波数ωｒ（もしくはその近傍の周波数）で振動させる加振用圧電素子１１２と、この加振用圧電素子１１２に機械的共振周波数ωｒ（もしくはその近傍の周波数）の信号を与える信号発生器１１３を有する。
【００１６】
特に、本実施形態の測定装置では、上記探針１０６、カンチレバー１１１、加振用圧電素子１１２、力学的相互作用測定系１０７などにより力測定装置１０９を構成しており、また、力測定装置１０９、磁気記録ヘッド１０１、ヘッドアンプ等価回路１０２、信号発生器１０３、電流値測定器１０４などにより磁気ヘッド特性評価装置１１４を構成している。
【００１７】
磁気ヘッド特性評価装置１１４は、力学的相互作用測定系１０７で測定される力学的相互作用の振幅変調の変調周波数に同期した振幅成分を抽出することができ、これにより搬送波周波数に依存した磁界の成分を得ることができるようになっている。
【００１８】
力測定装置１０９は、探針１０６を３次元走査する機能と、高周波磁界によって探針１０６に働く力学的相互作用を測定する機能と、磁気記録ヘッド１０１の表面形状を測定する機能とを有しており、これらの機能は市販もしくは自作の走査型プローブ顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｐｒｏｂｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；  ＳＰＭ）を流用することで実現することが可能である。
【００１９】
図２に、磁気ヘッド特性評価装置１１４の中の構成要素をさらに詳細に示す。
【００２０】
すなわち、本実施形態の測定装置は、上述した要素のほか、カンチレバー１１１の変位を検出する変位検出計１１５と、信号発生器１１３から発生される信号と変位検出計１１５から出力される信号との位相の違いを検出し、探針１０６に働く力勾配を測定する位相検出器１１６と、この位相検出器１１６のＡＣ成分を測定する同期検波器１１７と、変位検出計１１５から出力されるＡＣ信号の振幅を直流信号として出力する振幅／直流電圧変換器（ＲＭＳ−ＤＣ回路）１１８と、この振幅／直流電圧変換器１１８の出力を一定にするためのフィードバック回路１１９と、探針１０６と磁気ヘッド１０１との３次元の相対位置を変化させる走査用圧電素子１２０とを更に有する。これらの各要素は、図１中の力測定装置１０９に設けられるものとする。
【００２１】
なお、信号処理装置１０８は、得られたデータを保存するだけでなく、力測定装置１０９を含む磁気ヘッド特性評価装置１１４の制御ならびに監視をも行う。また、磁気ヘッド特性評価装置１１４の測定条件及び測定データを一括して保存することができ、データの解析を実験後にも行うことを可能とする機能を備えている。
【００２２】
特に、本実施形態では、ヘッドアンプと等価な回路（一種の電圧−電流変換器）を高周波で駆動できることから、磁気記録ヘッドの周波数特性を、電気的特性（ヘッドアンプやスライダ部分の配線をも含めた特性）と磁気的特性（ヘッドの磁性材料の特性）とに分離して測定することができるものとなっている。
【００２３】
（測定方法）
以下、図１と共に、図３及び図４のフローチャートを参照して、同実施形態の測定方法を説明する。
【００２４】
本実施形態における磁気記録ヘッドの周波数特性の測定は、図３及び図４に示す処理にしたがって行われる。図３における処理では、（１）磁気記録ヘッドをＨＤＤに組み込んだ状態に近い環境でのヘッド磁界周波数依存性（即ち、位相シフト−周波数特性）、及び、（２）磁気記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性（即ち、電流−周波数特性）を測定できる。一方、図４における処理では、（３）磁気記録ヘッド部分（おもに磁性材料に関する）の周波数依存性（即ち、位相シフト−周波数特性）を測定できる。
【００２５】
まず、図３において、被測定物である磁気記録ヘッド１０１を所定の測定位置に配置させる。信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）、変調周波数ＭＦ（ωｍ）、及び振幅を設定する（ステップＳ１０１）。なお、変調周波数ＭＦ（ωｍ）はカンチレバー１１１の機械的共振周波数ωｒよりも小さくなるように設定する。
【００２６】
信号発生器１０３から出力される振幅変調信号をヘッドアンプ等価回路１０２に印加し（ステップＳ１０２）、磁気記録ヘッド１０１に磁界を発生させる。
【００２７】
探針１０６を磁気記録ヘッドに非接触状態で近づけ（ステップＳ１０３）、ヘッド磁界による力学的相互作用を測定できるようにする。
【００２８】
磁気記録ヘッド１０１に流れる電流値を電流値測定器１０４で測定し（ステップＳ１０４）、探針１０６に働く力のωｍ成分を測定する（ステップＳ１０５）。ここで、ステップＳ１０５での測定とは、（１）探針１０６を磁気記録ヘッド１０１に近づけ探針１０６を走査させずに１点で測定する場合、もしくは、（２）探針１０６を走査させ、１次元プロファイルもしくは２次元画像を測定した後、任意の１点を選びその場所におけるωｍ成分を測定値とする場合がある。
【００２９】
別の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）でも測定を行う場合、信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦを設定し（ステップＳ１０７）、ステップＳ１０４及びＳ１０５の測定を繰り返す。
【００３０】
それぞれの周波数における結果から、（１）磁気記録ヘッドをＨＤＤ装置に組み込んだ状態に近い状態でのヘッド磁界周波数依存性２０１、及び、（２）磁気記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性２０２が得られる（ステップＳ１０８）。
【００３１】
次に、図４において、被測定物である磁気記録ヘッド１０１を所定の測定位置に配置させ、信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）、変調周波数ＭＦ（ωｍ）、及び振幅を設定する（ステップＳ２０１）。なお、変調周波数ＭＦ（ωｍ）はカンチレバー１１１の機械的共振周波数ωｒよりも小さくなるように設定する。
【００３２】
信号発生器１０３から出力される振幅変調信号をヘッドアンプ等価回路１０２に印加し（ステップＳ２０２）、磁気記録ヘッド１０１に磁界を発生させる。
【００３３】
探針１０６を磁気記録ヘッドに非接触状態で近づけ（ステップＳ２０３）、ヘッド磁界による力学的相互作用を測定できるようにする。
【００３４】
磁気記録ヘッド１０１に流れる電流値があらかじめ決めておいた値に等しくなるように、信号発生器１０３の振幅を調節し（ステップＳ２０４）、探針１０６に働く力のωｍ成分を測定する（ステップＳ２０５）。ここで、ステップＳ２０５での測定とは、（１）探針１０６を磁気記録ヘッド１０１に近づけ探針１０６を走査させずに１点で測定する場合、もしくは、（２）探針１０６を走査させ、１次元プロファイルもしくは２次元画像を測定した後、任意の１点を選びその場所におけるωｍ成分を測定値とする場合がある。
【００３５】
別の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）でも測定を行う場合（ステップＳ２０６）、信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦを設定し（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０４及びＳ２０５の測定を繰り返す。
【００３６】
それぞれの周波数における結果から、（３）磁気記録ヘッド部分の特性のみを反映したヘッド磁界周波数依存性３０１が得られる（ステップＳ２０８）。
【００３７】
図５は、磁気記録ヘッドにおける測定位置などを説明するための図である。一方、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ図３の処理で得られたヘッド磁界周波数依存性２０１及びヘッド電流周波数依存性２０２に対応するグラフ５０１及び５０２である。また、図７は、図４の処理で得られたヘッド磁界周波数依存性３０１に対応するグラフ６０１である。なお、この場合の測定位置は、図５の磁気記録ヘッドギャップにおけるＰ２磁極４０２のギャップ中央４０３に相当する。また、図６（ａ）のグラフ５０１及び図７のグラフ６０１における「位相シフト」とは、ＭＦＭ測定における磁界の強度を示す単位で、値が大きいほど磁界強度が大きいことを示している。
【００３８】
図６（ａ）のグラフ５０１において、周波数が５〜２０ＭＨｚの領域では位相シフトに変化がなく、一様な磁界が生じていることがわかる。５０ＭＨｚ付近から位相シフトが小さくなり、１００ＭＨｚ付近で極小値になる。また、２３０ＭＨｚ付近で極大になり、それ以降の周波数では減衰している。図６（ｂ）のグラフ５０２では、極小値は無いが、図６（ａ）のグラフ５０１と同じ周波数で極大値が認められる。一方、図７のグラフ６０１では、図６（ａ）のグラフ５０１のように極小・極大値は無く、周波数が高くなるにつれて位相シフトが減少する。また、減少の割合は周波数が高くなるにつれて大きくなっている。
【００３９】
ここで、磁気記録ヘッドをＨＤＤ装置に組み込んだ状態に近い状態でのヘッド磁界周波数依存性２０１が図６（ａ）のグラフ５０１に示す特性をもつ理由を考察する。図６（ａ）のグラフ５０１はヘッドアンプならびに配線・磁気記録ヘッドを含めた周波数特性の測定結果を示し、図７のグラフ６０１はヘッド部分の周波数特性の測定結果を示している。図６（ｂ）のグラフ５０２における電流値の周波数特性がヘッドアンプ等価回路１０２や配線などの電気的な周波数特性であることを考慮すると、図７のグラフ６０１での周波数特性と図６（ｂ）のグラフ５０２での周波数特性とを合わせたものが、図６（ａ）のグラフ５０１での特性に等しくなることが予想される。
【００４０】
図８のグラフ７０１は、図７のグラフ６０１での周波数特性と図６（ｂ）のグラフ５０２での周波数特性とを掛け合わせた結果を示すものである。図３のグラフ７０１の周波数特性は、図６（ａ）のグラフ５０１の周波数特性にほぼ等しいことがわかる。このことから、本実施形態による測定方法では、周波数依存性を磁気的特性（図７のグラフ６０１）と電気的特性（図６（ｂ）のグラフ５０２）とに分離して測定でき、これらを合わせた特性である、磁気記録ヘッドをＨＤＤ装置に組み込んだ状態に近い状態でのヘッド磁界周波数依存性（図６（ａ）のグラフ５０１）を測定できることが実証された。
【００４１】
図９は、図３に示す方法で測定を行ったときの周波数の違いによる磁界コントラストの変化をプロファイルで示したものである。プロファイルは、図５の磁気記録ヘッドギャップにおけるＰ１磁極４０１の磁極エッジ部分４０４での結果に相当し、点線８０１及び実線８０２はそれぞれ、周波数が１０ＭＨｚ及び３５０ＭＨｚのときの結果を示す。周波数が３５０ＭＨｚのとき、グラフ５０１での依存性に示されるように磁界強度が減少している。また、磁界の減少だけでなく、エッジコーナーにピークが生じ、コントラストも変化していることがわかる。これは、周波数が高くなると、表皮効果によって中央部の磁界強度が減少するためであると思われる。このように、任意の周波数での磁気記録ヘッドの特性を高分解能に測定することができ、周波数の違いによるコントラストや強度の変化を解析できる。
【００４２】
上述した第１の実施形態によれば、磁気記録ヘッドをＨＤＤに組み込んだ状態とほぼ同じ環境において、磁気記録ヘッドから生じている磁界の周波数特性を測定することが可能となる。
【００４３】
また、磁気記録ヘッド部分の（配線やヘッドアンプの影響を取り除いた）周波数特性を測定することができる。
【００４４】
また、磁気記録ヘッドの周波数特性を電気的特性と磁気的特性とに分離して測定することができる。
【００４５】
また、任意の周波数での磁気記録ヘッドの特性を高分解能に測定することができ、周波数の違いによるコントラストや強度の変化を解析できる。
【００４６】
また、磁気記録ヘッドのギャップ位置だけでなく、ギャップの周りから生じている磁界（漏れ磁界）の周波数依存性も測定でき、高周波漏れ磁界の隣接トラックへの影響を予想することができる。
【００４７】
また、任意の周波数において、信号発生器の印加電圧と電流測定値とからインピーダンスの絶対値を測定することができる。
【００４８】
また、信号処理装置により、得られたデータを保存するだけでなく、力測定装置を含む磁気ヘッド特性評価装置の制御ならびに監視をも行うことができる。さらに、磁気ヘッド特性評価装置の測定条件と測定データとを一括して保存することができ、データの解析を実験後にも行うことができる。
【００４９】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
（磁気記録ヘッド測定装置の構成）
本実施形態は、前述の第１の実施形態と同様に周波数特性を測定するものであるが、第１の実施形態と異なる点としては、磁気記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性をあらかじめ測定しておくことで磁気ヘッド特性評価装置にヘッドアンプ等価回路を組み込まずに磁気記録ヘッドの周波数特性を得られるようにするものである。
【００５０】
電流値の周波数依存性をあらかじめ測定する際には、実際のＨＤＤでの測定で使用されているデジタル駆動するヘッドアンプを用いて測定を行うことができる。このため、よりＨＤＤ装置に組み込んだ状態に近い状態での測定結果が得られる。
【００５１】
ヘッドアンプ等価回路を磁気ヘッド特性評価装置に組み込んで測定を行う場合、実際のＨＤＤの状態に近づけるために正負（つまり電流値がゼロクロスし、オフセット電流のない）高周波電流を流すことが望ましい。ただ、このような条件を満たすヘッドアンプ等価回路を構成した場合、帯域を広げることは困難となる。一方、オフセット電流を含んだ状態では、ヘッドアンプ等価回路は帯域を広げることが比較的容易である。しかし、この場合、磁気記録ヘッドにもオフセット磁界が生じ、磁気記録ヘッドの一部で磁界が飽和するため、ＭＦＭを用いた高周波磁界の測定が困難となる。そこで、オフセット電流を含んだヘッドアンプ等価回路を用いて電流値の周波数依存性をあらかじめ測定し、以下に説明する手法で測定を行うことにより、非常に高い周波数帯域での測定が可能となる。
【００５２】
図１０（ａ）は、電流値の周波数依存性をあらかじめ測定するための装置の回路構成を示す図である。図１０（ａ）に示す装置は、図１における磁気記録ヘッド１０１、ヘッドアンプ等価回路１０２、信号発生器１０３、電流値測定器１０４と同じもので構成される。各要素については前述した通りであるため、具体的な説明を省略する。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）の装置を用いて測定を行った結果である電流値の周波数依存性を示すグラフである。
【００５３】
図１１は、本発明の第２の実施形態に関係する磁気記録ヘッド測定装置の要部を示すブロック図である。この測定装置は、図１０（ａ）の装置により電流値の周波数依存性を測定した後、高周波磁界に起因する磁気力の周波数依存性を測定するために使用されるものである。なお、図１１においては、図１と共通する構成要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。
【００５４】
図１１に示す測定装置は、図１とは異なり、ヘッドアンプ測定装置が組み込まれておらず、信号発生器１０３から発生された信号が磁気記録ヘッド１０１に直接印加される構成となっている。その他の構成については、前述の第１の実施形態で説明した通りである。
【００５５】
（測定方法）
以下、図１０及び図１１と共に、図１２のフローチャートを参照して、同実施形態の測定方法を説明する。
【００５６】
あらかじめ、図１０（ａ）の装置により電流値の周波数依存性を測定する。具体的には、信号発生器１０３の周波数を変化させ、電流値測定器１０４の電流値を読み取り、保存する。その結果、図１０（ｂ）に示すような電流値の周波数依存性が得られる。
【００５７】
本実施形態における磁気記録ヘッドの周波数特性の測定は、図１２及び前述の図４に示す処理にしたがって行われる。図１２における処理では、（１）磁気記録ヘッドをＨＤＤに組み込んだ状態に近い環境でのヘッド磁界周波数依存性（即ち、位相シフト−周波数特性）、及び、（２）磁気記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性（即ち、電流−周波数特性）を測定できる。一方、図４における処理では、（３）磁気記録ヘッド部分（おもに磁性材料に関する）の周波数依存性（即ち、位相シフト−周波数特性）を測定できる。
【００５８】
まず、図１２において、被測定物である磁気記録ヘッド１０１を所定の測定位置に配置させ、信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）、変調周波数ＭＦ（ωｍ）、及び振幅を設定する（ステップＳ３０１）。なお、変調周波数ＭＦ（ωｍ）はカンチレバー１１１の機械的共振周波数ωｒよりも小さくなるように設定する。
【００５９】
信号発生器１０３から出力される振幅変調信号を磁気記録ヘッド１０１に印加し（ステップＳ３０２）、磁気記録ヘッド１０１に磁界を発生させる。
【００６０】
探針１０６を磁気記録ヘッドに非接触状態で近づけ（ステップＳ３０３）、ヘッド磁界による力学的相互作用を測定できるようにする。
【００６１】
磁気記録ヘッド１０１に流れる電流値を電流値測定器１０４で測定し、あらかじめ決めておいた電流値が流れるように信号発生器１０３の出力を調節する（ステップＳ３０４）。
【００６２】
そして、探針１０６に働く力のωｍ成分を測定する（ステップＳ３０５）。ここで、ステップＳ３０５での測定とは、（１）探針１０６を磁気記録ヘッド１０１に近づけ探針１０６を走査させずに１点で測定する場合、もしくは、（２）探針１０６を走査させ、１次元プロファイルもしくは２次元画像を測定した後、任意の１点を選びその場所におけるωｍ成分を測定値とする場合がある。
【００６３】
別の搬送波周波数ＣＦ（ωｃ）でも測定を行う場合、信号発生器１０３の振幅変調信号の搬送波周波数ＣＦを設定し（ステップＳ３０７）、ステップＳ３０４及びＳ３０５の測定を繰り返す。
【００６４】
それぞれの周波数における結果から、（１）磁気記録ヘッドをＨＤＤ装置に組み込んだ状態に近い状態でのヘッド磁界周波数依存性１１０１、及び、（２）磁気記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性１１０２が得られる（ステップＳ３０８）。
【００６５】
次に、前述した図４のフローチャートと同じように測定を行う。このとき、磁気ヘッド特性評価装置１１４にヘッドアンプ等価回路が組み込まれていなくても同様の測定が可能である。
【００６６】
上述した第２の実施形態によれば、前述の第１の実施形態と同様の効果が得られるほか、磁気記録ヘッドを磁気ヘッド特性評価装置に組み込む前に、記録ヘッドに流れる電流値の周波数依存性をあらかじめ測定しておくことにより、磁気ヘッド特性評価装置内にヘッドアンプ等価回路を設けることなく、磁気記録ヘッドの周波数特性などを測定することができるという効果がある。
【００６７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、磁気記録ヘッドをＨＤＤに組み込んだ状態と同じような環境において当該磁気記録ヘッドから生じている磁界の周波数特性を測定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関係する磁気記録ヘッド測定装置の要部を示すブロック図。
【図２】同実施形態の磁気ヘッド特性評価装置の中の構成要素を詳細に示す図。
【図３】同実施形態の測定方法を説明するためのフローチャート。
【図４】同実施形態の測定方法を説明するためのフローチャート。
【図５】同実施形態の磁気記録ヘッドにおける測定位置などを説明するための図。
【図６】図３の処理で得られたヘッド磁界周波数依存性及びヘッド電流周波数依存性のグラフ。
【図７】図４の処理で得られたヘッド磁界周波数依存性のグラフ。
【図８】図７のグラフでの周波数特性と図６の（ｂ）のグラフでの周波数特性とを掛け合わせた結果を示す図。
【図９】図３に示す方法で測定を行ったときの周波数の違いによる磁界コントラストの変化をプロファイルで示す図。
【図１０】本発明の第２の実施形態に関係する、電流値の周波数依存性をあらかじめ測定するための装置の回路構成を示す図、及びその装置を用いて測定を行った結果である電流値の周波数依存性のグラフ。
【図１１】本発明の第２の実施形態に関係する磁気記録ヘッド測定装置の要部を示すブロック図。
【図１２】同実施形態の測定方法を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１０１…磁気記録ヘッド
１０２…ヘッドアンプ等価回路
１０３…信号発生器
１０４…電流値測定器
１０６…探針
１０７…力学的相互作用測定系
１０８…信号処理装置
１０９…力測定装置
１１１…カンチレバー
１１２…加振用圧電素子
１１３…信号発生器
１１４…磁気ヘッド特性評価装置
１１５…変位検出計
１１６…位相検出器
１１７…同期検波器
１１８…振幅／直流電圧変換器
１１９…フィードバック回路
１２０…走査用圧電素子
２０１…ヘッド磁界周波数依存性
２０２…ヘッド電流周波数依存性
２０３…ヘッド磁界周波数依存性（ヘッド部分）
４０１…Ｐ１磁極
４０２…Ｐ２磁極
４０３…ギャップ中央
４０４…磁極エッジ部分
５０１…ヘッド磁界周波数依存性のグラフ
５０２…ヘッド電流周波数依存性のグラフ
６０１…ヘッド磁界周波数依存性（ヘッド部分）のグラフ
７０１…グラフ６０１及び５０２の各周波数特性を掛け合わせたグラフ
８０１…周波数が１０ＭＨｚのときの結果
８０２…周波数が３５０ＭＨｚのときの結果
【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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【図１１】
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【図１２】
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