(57)【要約】【課題】  主磁極の磁気ディスク側の端部における書き込み後の残留磁化を低減させることによってポールイレージャを回避することが可能な垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  主磁極層と、一方の端部がこの主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部がこの主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており主磁極層及び補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドであって、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に消磁用の磁界を印加するための少なくとも１つの磁界印加手段を備えた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極層と、一方の端部が該主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部が該主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、少なくとも前記主磁極層及び前記補助磁極層の間を通過するように形成されており該主磁極層及び該補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドであって、前記主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に消磁用の磁界を印加するための少なくとも１つの磁界印加手段を備えていることを特徴とする垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記少なくとも１つの磁界印加手段が、消磁磁極層と、該消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記消磁磁極層が少なくとも１つの磁極部を有しており、該少なくとも１つの磁極部のうち少なくとも１つが、前記主磁極層の前記端部に近接して設けられていることを特徴とする請求項２に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記消磁磁極層が２つの磁極部を有しており、該２つの磁極部が、前記主磁極層の前記端部の左右側端面にそれぞれ近接して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記磁極部がいずれも、前後方向における位置関係において、前記主磁極層の前記端部と同位置又は後方の位置に設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記少なくとも１つの磁界印加手段が、前記補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に磁界を印加可能な位置に設置されており、該磁界の印加によって該端部の磁区構造を安定させる手段となっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁界印加手段が、２つの磁極部を有する消磁磁極層と該消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えており、該２つの磁極部が、前記補助磁極層の前記端部の左右側面にそれぞれ近接して設けられていることを特徴とする請求項６に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記補助磁極層の前記端部が、該補助磁極層の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部となっていることを特徴とする請求項６又は７に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドと、該垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、該ヘッドジンバルアセンブリが有する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドによって信号の書き込みが行われる垂直磁気記録層と磁束路の一部となる軟磁性裏打ち層とを備えた少なくとも１つの垂直磁気記録媒体と、前記少なくとも１つの磁界印加手段へ供給する電流を制御する電流制御手段とを備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの磁界印加手段が、前記軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加可能な位置に設置されており、該バイアス磁界の印加によって該軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させる手段となっていることを特徴とする請求項１０に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１２】
請求項９に記載の少なくとも１つのヘッドジンバルアセンブリと、該ヘッドジンバルアセンブリが有する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドによって信号の書き込みが行われる垂直磁気記録層と磁束路の一部となる軟磁性裏打ち層とを備えた少なくとも１つの垂直磁気記録媒体と、前記少なくとも１つの磁界印加手段へ供給する電流を制御する電流制御手段とを備えた磁気ディスク装置であって、前記少なくとも１つの垂直磁気記録媒体が、少なくとも前記垂直磁気記録層がトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えており、前記少なくとも１つの磁界印加手段が、該複数のディスクリートトラックの各々における軟磁性裏打ち層の部分にバイアス磁界を印加可能な位置に設置されており、該バイアス磁界の印加によって該軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させる手段となっていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの垂直磁気記録媒体が、前記垂直磁気記録層と前記軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部又は全部とがトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えていることを特徴とする請求項１２に記載の磁気ディスク装置。
【請求項１４】
垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが備えている電磁コイル素子を用いて垂直磁気記録媒体に信号の書き込みを行った後に、該電磁コイル素子内の主磁極層の該垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に消磁用の磁界を印加することによって、該端部を消磁又は減磁することを特徴とする磁気記録方法。
【請求項１５】
前記主磁極層の前記端部が、前記垂直磁気記録媒体上においてデータ領域とサーボ領域との間に存在するギャップ部の直上に位置しているときに、該端部を消磁又は減磁することを特徴とする請求項１４に記載の磁気記録方法。
【請求項１６】
前記主磁極層の前記端部における残留磁化をＭｒとし、該端部からの漏洩磁界をＨＰＯＬＥとした場合に、該端部に消磁用の磁界を印加してＭｒ及びＨＰＯＬＥを低減させることによって、ＨＰＯＬＥ＋４πＭｒの値を、前記垂直磁気記録媒体の保持力ＨＣ及び保持力角型比Ｓ＊の積であるＳ＊ＨＣよりも小さくすることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の磁気記録方法。
【請求項１７】
前記垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが少なくとも１つの磁界印加手段を備えており、前記消磁用の磁界の印加を、該少なくとも１つの磁界印加手段を用いて行うことを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの磁界印加手段が、消磁磁極層と、該消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えており、前記消磁用の磁界の印加を、該消磁コイル層に通電することによって行うことを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録方法。
【請求項１９】
前記消磁用の磁界の印加を、前記消磁磁極層が有する少なくとも１つの磁極部のうち少なくとも１つを用いて行うことを特徴とする請求項１８に記載の磁気記録方法。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの磁極部が２つの磁極部であって、該２つの磁極部によって、前記主磁極層の前記端部に左右方向又は略左右方向の消磁用の磁界を印加することを特徴とする請求項１９に記載の磁気記録方法。
【請求項２１】
前記消磁コイル層に、振幅が時間と共に減衰する交流電流を流すことによって前記主磁極層の前記端部に、振幅が時間と共に減衰する交流磁界を印加することを特徴とする請求項１８から２０のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２２】
前記電磁コイル素子内の補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部にバイアス磁界を印加することによって、該端部の磁区構造を安定させることを特徴とする請求項１４から２１のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２３】
前記信号の書き込みを行っている間又は該書き込みの直後をも含む間、前記垂直磁気記録媒体内の軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加することによって、該軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることを特徴とする請求項１４から２２のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２４】
前記垂直磁気記録媒体が、少なくとも前記垂直磁気記録層がトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えており、前記信号の書き込みを行っている間又は該書き込みの直後をも含む間、該複数のディスクリートトラックの各々における軟磁性裏打ち層の部分にバイアス磁界を印加することによって、該軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させることを特徴とする請求項１４から２２のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２５】
前記垂直磁気記録媒体が、前記垂直磁気記録層と前記軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部又は全部とがトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えていることを特徴とする請求項２４に記載の磁気記録方法。
【請求項２６】
前記信号の書き込み用の磁界が印加されている時又はその直後に、該信号の書き込み用の磁界によって形成されつつある又は形成された前記垂直磁気記録媒体内の記録ビットの直下に位置する軟磁性裏打ち層の部分に、前記バイアス磁界を印加することを特徴とする請求項２３から２５のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項２７】
前記バイアス磁界の印加を、前記垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが備えている少なくとも１つの磁界印加手段を用いて行うことを特徴とする請求項２２から２６のいずれか1項に記載の磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録方式によってデータ信号の書き込み及び読み出しを行う垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）に関する。さらに本発明は、このような薄膜磁気ヘッドを用いた垂直磁気記録方式による磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＤＤにおける面記録密度のさらなる向上を実現するために、従来の面内磁気記録方式とは異なる垂直磁気記録方式の開発が盛んに行われている。
【０００３】
垂直磁気記録方式においては、面内磁気記録方式に比べて磁気ディスク面内の磁化遷移領域での減磁界が非常に小さくなるので、磁化遷移幅を狭くすることができる。さらに、面内磁気記録方式において高記録密度化の際に問題となる磁化の熱揺らぎの影響を記録ビットが受けにくいので、安定した高記録密度を得ることが可能となる。
【０００４】
従来より、垂直磁気記録方式に用いる磁気ヘッドにおいて、主磁極とリターンヨークである補助磁極と両磁極に作用する励磁コイルとを備えた単磁極構造が提案されている。一般には、この主磁極のリーディング側及びトレーリング側に磁気シールド層がさらに設けられる。一方、磁気ディスクとしては、磁気回路の一部として働く軟磁性裏打ち層と垂直磁気記録層との積層構造が提案されている。
【０００５】
垂直磁気記録用の磁気ヘッドによって磁気ディスクにデータ信号の書き込みを行う場合、主磁極の磁気ディスク側の端部から発生する磁界を用いて磁気ディスクの垂直磁気記録層に記録ビットを形成する。ここで、書き込み後の主磁極になお、磁化が残留していると、この残留磁化からの漏洩磁界の大きさによっては記録ビットが消去又は改変されてしまう。
【０００６】
このように記録ビットが消去又は改変される現象を、一般にポールイレージャと呼んでいるが、このポールイレージャを解決するために、主磁極を多層構造として主磁極の磁区構造を制御し、主磁極における磁化の残留を回避する技術が開示されている（例えば特許文献１、２）。さらに、反強磁性結合を用いて主磁極の磁化をキャンセルする技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。
【０００７】
さらにまた、信号の書き込み後、消磁用コイルに電流を流して磁化を減ずる方法も提案されている（例えば、特許文献３）。この技術においては、信号の読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）効果素子のフラックスガイドの周囲に消磁コイルを配置し、この消磁用コイルに最後の書き込み電流とは反対方向の電流を流して消磁を行う。この際、磁極は用いていない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５１０８８３７号明細書
【特許文献２】米国特許第６２５９５８３号明細書
【特許文献３】特開２００３−３３１４０２号公報
【非特許文献１】秋元、外４名「反強磁性結合多層膜、単磁極垂直ライトヘッドの膜厚最適化検討」、第２８回日本応用磁気学会学術講演会講演概要集、平成１６年、ｐ．２、２１ａＢ−２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１、２及び非特許文献１に開示された従来技術においては、主磁極を構成する積層／多層構造の磁気特性が、この構造を形成する工程に強く依存してしまうので、形成工程におけるばらつきによって磁区構造の制御が非常に困難となってしまう。また、長期間の使用によって積層／多層構造の界面が拡散等の変化を起こし、これにより磁気特性が経時的に変化するので、磁区構造の制御はより困難になる。さらに、高記録密度化に対応するために狭トラック化が進むほど、主磁極内の形状磁気異方性がより強くなるので、磁化の残留を抑制することがますます困難となってしまう。
【００１０】
また、特許文献３に開示された従来技術においては、平均的に残留磁化を低減することは可能となるが、毎回変化する主磁極の書き込み後の磁区構造を一定の電流を用いることによって安定して制御することが相当困難である。ましてや、磁区構造が突発的に変化する不安定な状態においても形成工程のばらつきを完全に吸収できるような電流値を設定することは、非常に困難となる。
【００１１】
従って、本発明の目的は、主磁極の磁気ディスク側の端部における書き込み後の残留磁化を低減させることによってポールイレージャを回避することが可能な垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤを提供することにある。
【００１２】
さらに本発明の他の目的は、主磁極の磁気ディスク側の端部における書き込み後の残留磁化を低減させることによって、書き込みエラーを防止することができる磁気記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。スライダ基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の構成要素において、磁気ディスクの回転の下流側、すなわちスライダの浮上面（ＡＢＳ）の空気流出端側であるトレーリング側を「後ろ」側又は「後方」とし、反対のリーディング側を「前」側又は「前方」とする。さらに、ＡＢＳを底面として置いたスライダを素子形成面側から前方に向かって見た場合に、構成要素の左側を「左（側）」、右側を「右（側）」、とする。この場合、左右方向は、いわゆるトラック幅方向となる。さらにまた、構成要素のＡＢＳとは垂直な外面を「側端面」とする。従って、例えば「主磁極層の端部の側端面」とは、主磁極層の端部におけるＡＢＳに面した端面を底面とした場合の側面となる。なお、上述した「前方」、「後方」、「左側」及び「右側」は、後に示す図４、５、７及び８に、実施形態の構成要素との関係で明示されている。
【００１４】
また、薄膜磁気ヘッドのスライダ基板の素子形成面に形成された層構造において、基準となる層よりも素子形成面側にある層又はその部分は「下部」とし、又は「下」にあるとし、素子形成面とは反対側にある層又はその部分は「上部」とし、又は「上」にあるとする。この場合、「上部」に向かう方向は、おおよそ前述の「後方」に相当し、「下部」に向かう方向は、おおよそ前述の「前方」に相当する。
【００１５】
本発明によれば、主磁極層と、一方の端部がこの主磁極層の一方の端部に近接していると共に他方の端部がこの主磁極層の他方の端部に磁気的に接続されている補助磁極層と、少なくとも主磁極層及び補助磁極層の間を通過するように形成されており主磁極層及び補助磁極層に磁束を誘導するためのコイル層とを有する書き込み用の電磁コイル素子を備えた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドであって、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に消磁用の磁界を印加するための少なくとも１つの磁界印加手段を備えた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１６】
薄膜磁気ヘッドによるデータ信号の書き込み後、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部内においては、一般に形状磁気異方性によって磁化が残留している。この残留磁化からの漏洩磁界がポールイレージャを引き起こす原因となる。本発明によれば、この端部に消磁用の磁界を印加するために磁界印加手段が専用に設けられている。この磁界印加手段によって、この端部に十分な大きさの磁界が印加されると、この残留磁化が消滅又は減少する。これによりポールイレージャを回避することができる。この結果、エラーレートが改善されたより良好な再生出力が得られる。
【００１７】
なお、ポールイレージャは、垂直磁気記録方式特有の現象であり、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドが有する主磁極層を使用する場合にのみ発生する。すなわち、従来の面内磁気記録用の薄膜磁気ヘッドにおいては、磁極層の端部に磁界を印加して消磁を行う必要はない。従って、磁界印加手段を含む本発明の構成は、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドであって初めて成立するものであって、面内磁気記録用の薄膜磁気ヘッドが有する構成から想到し得るものでないことは明らかである。
【００１８】
ここで、少なくとも１つの磁界印加手段が、消磁磁極層と、この消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えていることが好ましい。この消磁コイル層に通電することにより消磁磁極層に磁束を誘導させて、主磁極層の端部に消磁用の磁界を印加することができる。
【００１９】
また、消磁磁極層が少なくとも１つの磁極部を有しており、この少なくとも１つの磁極部のうち少なくとも１つが、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に近接して設けられていることが好ましい。さらに、消磁磁極層が２つの磁極部を有しており、この２つの磁極部が、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部の左右側端面にそれぞれ近接して設けられていることがより好ましい。磁極部を主磁極層の端部に近接して設置することによって、十分な大きさの消磁用の磁界をこの端部に印加することが可能となる。さらに、２つの磁極部によって主磁極層の端部を左右から挟み込むことによって、この端部に左右方向（トラック幅方向）の強力かつ均一な消磁磁界を印加することが可能となり、より効率良く消磁又は減磁を行うことができる。
【００２０】
さらに、この少なくとも１つの磁界印加手段が、補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に磁界を印加可能な位置に設置されており、この磁界の印加によって、この端部の磁区構造を安定させる手段となっていることも好ましい。この場合、この少なくとも１つの磁界印加手段が、２つの磁極部を有する消磁磁極層とこの消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えており、この２つの磁極部が、補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部の左右側面にそれぞれ近接して設けられていることが好ましい。また、補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部が、補助磁極層の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部となっていることがより好ましい。
【００２１】
ここで、層断面とは、この補助磁極層をＡＢＳと平行な面で切断した際の切り口面である。
【００２２】
一般に、補助磁極層の端部の磁化状態は、主磁極層の端部から発生する書き込み磁界に大きな影響を与えるため、できるだけ一定にすることが望ましい。ここで、補助磁極層の端部に左右方向の磁界をバイアス的に印加することによって、データ信号の書き込み時を含めて、この端部内の磁区構造を一定にすることができる。これにより、書き込み磁界が安定して良好な記録特性が得られる。なお、補助磁極層に上述したトレーリングシールド部を設けることによって、トレーリングシールド部の端部と主磁極層の端部との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、磁気記録媒体上に書き込みされた記録ビットの磁化遷移領域が狭くなるので、ジッタが小さくなってエラーレートを小さくすることができる。
【００２３】
また、本発明によれば、上述した垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドと、この垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えたＨＧＡが提供される。
【００２４】
さらにまた、本発明によれば、上述したＨＧＡと、このＨＧＡが有する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドによって信号の書き込みが行われる垂直磁気記録層と磁束路の一部となる軟磁性裏打ち層とを備えた垂直磁気記録媒体と、少なくとも１つの磁界印加手段へ供給する電流を制御する電流制御手段とを備えたＨＤＤが提供される。
【００２５】
この場合、少なくとも１つの磁界印加手段が、軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加可能な位置に設置されており、このバイアス磁界の印加によって軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させる手段となっていることも好ましい。
【００２６】
ここで、本明細書において用いられる用語である「磁区構造を安定させる」の意味を説明する。通常、磁性層は複数の磁区を有する。これらの磁区は各々、所定の方向を向いた磁化ベクトルを有しており、各磁区の磁化ベクトルの総和が磁性層の磁化となる。ここで、「磁区構造を安定させる」とは、所定の領域内の磁区数を低減させ単磁区状態に近づけると同時に、磁区間の境界である磁壁の多数を所定の方向、例えばトラック幅方向に揃えることとする。例えば、軟磁性裏打ち層の磁区構造をこのように「安定させる」ことによって、ＭＲ効果素子による信号磁界の読み出しの際、ＭＲ多層膜が磁壁による不均一な磁界を感受することによって発生するスパイク状のノイズ等を抑制可能となる。また、磁極層端部の磁区構造をこのように「安定させる」ことによって、磁化変化が、主に磁壁移動ではなく磁化回転によることとなり、磁壁の層内欠陥によるピニング等に起因する信号磁界の乱れを抑制することができる。
【００２７】
上述したように、垂直磁気記録媒体が、基板の媒体形成面の全面に形成された軟磁性裏打ち層と垂直磁気記録層との積層構造である場合、一般に、この軟磁性裏打ち層の基板側の層面全面に接面するように、磁化配向層が設けられている。この磁化配向層は、軟磁性裏打ち層にトラック幅方向の磁気異方性を付与している。この磁気異方性によって、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させて、再生波形におけるスパイク状のノイズの発生を抑制している。ここで、磁化配向層は、一般に反強磁性層となっており、トラック幅方向の磁気異方性の付与を反強磁性の強い異方性によって行っている。このため、磁化配向層のみによって、磁気記録媒体の全面において軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることはかなり困難となり、歩留まり低下の原因ともなっていた。
【００２８】
これに対して、本発明においては、磁界印加手段を用いて書き込み動作中に軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加することによって、同層の磁区構造を安定させることができる。その結果、主に磁気記録媒体の成膜工程に起因する軟磁性裏打ち層の磁区構造のばらつきを抑制可能となり、同層の磁気特性のロバストネスを補償し、より信頼性の高いＨＤＤを提供することができる。
【００２９】
ただし、このようなバイアス磁界の印加は、バイアス磁界が印加される軟磁性裏打ち層の部分の直上に位置する磁気記録層の部分に対して信号の書き込みがなされると同時に、又はその直後に、行われなければならない。バイアス磁界が、信号の書き込みがなされる前に印加されたとしても、この印加後の書き込み動作における書き込み磁界によって、軟磁性裏打ち層に、書き込み磁界パターンに応じた磁区パターンが形成されてしまう。この磁区パターンによっては、再生出力波形にスパイク状のノイズが発生する。従って、少なくとも１つの磁界印加手段を用いてバイアス磁界を印加する場合、消磁磁極層の磁極部がいずれも、前後方向における位置関係において、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部と同位置又は後方（トレーリング側）の位置に設けられていればよい。
【００３０】
本発明によれば、また、上述した少なくとも１つのＨＧＡと、このＨＧＡが有する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドによって信号の書き込みが行われる垂直磁気記録層と磁束路の一部となる軟磁性裏打ち層とを備えた少なくとも１つの垂直磁気記録媒体と、少なくとも１つの磁界印加手段へ供給する電流を制御する電流制御手段とを備えたＨＤＤであって、この少なくとも１つの垂直磁気記録媒体が、少なくとも垂直磁気記録層がトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えており、少なくとも１つの磁界印加手段が、これら複数のディスクリートトラックの各々における軟磁性裏打ち層の部分にバイアス磁界を印加可能な位置に設置されており、このバイアス磁界の印加によって軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させる手段となっているＨＤＤが提供される。
【００３１】
ディスクリートトラックを有する磁気記録媒体は、隣接するトラック間の磁気的干渉が低減しており、高トラック密度化に適した媒体である。この媒体においても、上述したように、磁化配向層のみによって軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることはかなり困難である。これに対して、本発明によれば、磁界印加手段を用いて書き込み動作中に軟磁性裏打ち層の部分にバイアス磁界を印加することによって、同層の磁区構造を安定させることができる。
【００３２】
ここで、少なくとも１つの垂直磁気記録媒体が、垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部又は全部とがトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えていてもよい。
【００３３】
このように、垂直磁気記録層のみならず、軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部又は全部が、非磁性離隔層によって分断されている場合、同層内のトラック長手方向に形状磁気異方性が発生する。ここで、軟磁性裏打ち層においては、上述したように磁化配向層によってトラック幅方向に磁気異方性が付与されているが、ディスクリートトラックのトラック幅及び凸部の形状によってはトラック長手方向の形状磁気異方性の方が強くなり、トラック長手方向が容易軸となってしまう。その結果、書き込み毎に軟磁性裏打ち層に大きな磁化が残留し、この残留磁化が再生出力内のノイズとなってエラーレート等の記録再生特性が劣化することになる。
【００３４】
これに対して、本発明によれば、磁界印加手段を用いて、左右方向（トラック幅方向）に、上記のトラック長手方向の形状磁気異方性よりも強いバイアス磁界を印加することによって、このような記録再生特性の劣化を解消することができる。さらに、外乱磁界による磁区構造の不安定化も防止することができる。この結果、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【００３５】
本発明によれば、さらに、垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが備えている電磁コイル素子を用いて垂直磁気記録媒体に信号の書き込みを行った後に、電磁コイル素子内の主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に消磁用の磁界を印加することによって、この端部を消磁又は減磁する磁気記録方法が提供される。この方法においては、主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部が、垂直磁気記録媒体上においてデータ領域とサーボ領域との間に存在するギャップ部の直上に位置しているときに、この端部を消磁又は減磁することが好ましい。また、この垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが少なくとも１つの磁界印加手段を備えており、このような消磁磁界の印加を、この少なくとも１つの磁界印加手段を用いて行うことが好ましい。
【００３６】
また、この少なくとも１つの磁界印加手段が、消磁磁極層と、この消磁磁極層に磁束を誘導するための消磁コイル層とを備えており、消磁用の磁界の印加を、この消磁コイル層に通電することによって行うことも好ましい。さらに、消磁用の磁界の印加を、消磁磁極層が有する少なくとも１つの磁極部のうち少なくとも１つを用いて行うことが好ましい。さらにまた、この少なくとも１つの磁極部が２つの磁極部であって、この２つの磁極部によって、主磁極層の端部に左右方向又は略左右方向の消磁用の磁界を印加することがより好ましい。
【００３７】
主磁極層の端部が、垂直磁気記録媒体上においてデータ領域とサーボ領域との間に存在するギャップ部の直上に位置しているときに、磁界印加手段の消磁コイル層に消磁電流が供給される。これにより、消磁磁極層の有する磁極部に挟まれた主磁極層の端部に、左右方向又は略左右方向の磁界が印加され、この端部を消磁又は減磁することができる。その結果、ポールイレージャを回避して書き込みエラーを防止することができる。この際、主磁極層端部がギャップ部直上を通過しているギャップ時間内においてのみ消磁用の磁界を印加しているので、データ領域及びサーボ領域に書き込まれた信号を消去又は改変することなく、ポールイレージャを回避することが可能となる。
【００３８】
ここで、消磁コイル層に、振幅が時間と共に減衰する交流電流を流すことによって主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部に、振幅が時間と共に減衰する交流磁界を印加することが好ましい。
【００３９】
消磁コイル層に流す電流としては、直流、交流、又はパルス電流でもよいが、振幅が時間と共に減衰する交流電流を流すことによって、振幅が時間と共に減衰する交流磁界を印加することができて、非常に効率の良い磁極層の端部の消磁が可能となる。
【００４０】
主磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部における残留磁化をＭｒとし、この端部からの漏洩磁界をＨＰＯＬＥとした場合に、少なくとも１つの磁界印加手段を用いてこの端部に消磁用の磁界を印加してＭｒ及びＨＰＯＬＥを低減させることによって、ＨＰＯＬＥ＋４πＭｒの値を、垂直磁気記録媒体の保持力ＨＣ及び保持力角型比Ｓ＊の積であるＳ＊ＨＣよりも小さくすることが好ましい。
【００４１】
反磁界、及びこの反磁界と向きの揃った漏洩磁界の和が、保持力角型比Ｓ＊を考慮した保持力よりも小さいこと、すなわち４πＭｒ＋ＨＰＯＬＥ＜Ｓ＊ＨＣが、本発明においてポールイレージャを回避するための条件となる。すなわち、磁界印加手段を用いて、残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥを低減させることによって、ＨＰＯＬＥ＋４πＭｒの値を、保持力ＨＣ及び保持力角型比Ｓ＊の積であるＳ＊ＨＣよりも小さくすることによってポールイレージャによる悪影響の無い良好な再生出力を得ることができる。
【００４２】
また、上述の磁気記録方法において、電磁コイル素子内の補助磁極層の垂直磁気記録媒体と対向する側の端部にバイアス磁界を印加することによって、この端部の磁区構造を安定させることも好ましい。
【００４３】
また、上述の磁気記録方法において、信号の書き込みを行っている間又は該書き込みの直後をも含む間、垂直磁気記録媒体内の軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加することによって、この軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることも好ましい。
【００４４】
さらにまた、上述の磁気記録方法において、垂直磁気記録媒体が、少なくとも垂直磁気記録層がトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えており、信号の書き込みを行っている間又は該書き込みの直後をも含む間、この複数のディスクリートトラックの各々における軟磁性裏打ち層の部分にバイアス磁界を印加することによって、この軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させることも好ましい。
【００４５】
さらにこの場合、垂直磁気記録媒体が、垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部又は全部とがトラック長手方向に伸長した複数の非磁性離隔層により分断されることによって形成された複数のディスクリートトラックを備えていてもよい。
【００４６】
ここで、以上に述べたバイアス磁界の印加においては、信号の書き込み用の磁界が印加されている時又はその直後に、この信号の書き込み用の磁界によって形成されつつある又は形成された垂直磁気記録媒体内の記録ビットの直下に位置する軟磁性裏打ち層の部分に、バイアス磁界を印加することが好ましい。
【００４７】
もし、信号の書き込みがなされる前にバイアス磁界が印加されたとしても、この印加後の書き込み動作における書き込み磁界によって、軟磁性裏打ち層に、書き込み磁界パターンに応じた磁区パターンが形成されてしまう。この磁区パターンによっては、再生出力波形にスパイク状のノイズが発生する。これに対して、このようにバイアス磁界を印加することによって、この磁化の残留を防止して軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることができる。
【００４８】
さらにまた、以上に述べたバイアス磁界の印加を、垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドが備えている少なくとも１つの磁界印加手段を用いて行うことも好ましい。
【発明の効果】
【００４９】
本発明による垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えたＨＤＤによれば、主磁極の磁気ディスク側の端部における書き込み後の残留磁化を低減させてポールイレージャを回避することができる。これによりエラーレートが改善されたより良好な再生出力が得られる。
【００５０】
さらに、本発明による磁気記録方法によれば、主磁極の磁気ディスク側の端部における書き込み後の残留磁化を低減させることによって、書き込みエラーを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００５２】
図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図であり、図３は、図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッド（スライダ）を示す斜視図である。
【００５３】
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する、複数の垂直磁気記録媒体である垂直磁気記録用の磁気ディスク、１２は、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作と後述する消磁用磁界の印加とを制御するための記録再生及び消磁制御回路をそれぞれ示している。
【００５４】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７及びスライダ２１は、単数であってもよい。
【００５５】
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
【００５６】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。
【００５７】
本発明のＨＧＡにおけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではないことは明らかである。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００５８】
図３に示すように、本実施形態における薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０と、素子形成面３１上に形成された磁気ヘッド素子３２と、素子形成面３１上に形成されており磁気ヘッド素子３２に接続された４つの信号端子電極３６及び２つの駆動端子電極３７とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、電磁コイル素子３４の主磁極層に消磁用磁界を印加する磁界印加手段としての消磁磁界印加素子３５とから構成されている。ここで、４つの信号端子電極３６は、ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４に接続されており、２つの駆動端子電極３７は、消磁磁界印加素子３５に接続されている。
【００５９】
２つの駆動端子電極３７は、４つの信号端子電極３６の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開２００４−２３４７９２号公報に記載されているように、ＭＲ効果素子３３の配線と電磁コイル素子３４の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、２つの駆動端子電極３７が、例えば４つの信号端子電極３６のいずれかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図３の形態に限定されるものではない。図３において端子電極は６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
【００６０】
図４は、図３の実施形態における磁気ヘッド素子３２を素子形成面３１側から透視的に見た平面図である。
【００６１】
図４によれば、素子形成面３１上に、ＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４及び消磁磁界印加素子３５が形成されている。ここで、消磁磁界印加素子３５は、消磁磁極層３５０と、消磁磁極層３５０に磁束を誘導するための消磁コイル層３５１とを備えている。この消磁コイル層３５１に通電することによって、消磁磁極層３５０の端部である消磁磁極部３５０ａの間に磁界が発生する。その結果、この磁界が、電磁コイル素子３４の主磁極層の端部３４０ａ、及び電磁コイル素子３４の補助磁極層の端部であるトレーリングシールド部３４５０に印加される。
【００６２】
ここで、データ信号の書き込み後、主磁極層の端部３４０ａ内においては、一般に形状磁気異方性によって磁化が残留している。この残留磁化からの漏洩磁界がポールイレージャを引き起こす原因となる。この状況において、この端部３４０ａに左右方向（トラック幅方向）の磁界が印加されると、この残留磁化が消滅又は減少して端部３４０ａが消磁又は減磁される。これによりポールイレージャを回避することができる。
【００６３】
図５は、図３の実施形態の磁気ヘッド素子３２における、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００６４】
図５によれば、スライダ基板２１０上に、ＭＲ効果素子３３と、素子間シールド層６２と、電磁コイル素子３４及び消磁磁界印加素子３５とが、順次形成されている。消磁磁界印加素子３５における消磁磁極層３５０の端部である消磁磁極部３５０ａは、主磁極層３４０及びその端部３４０ａに近接しているが若干後方（トレーリング側）にあって、トレーリングシールド部３４５０を挟み込む位置に設置されている。すなわち、消磁磁極部３５０ａからの磁界は、主磁極層３４０の端部３４０ａのみならずトレーリングシールド部３４５０にも印加可能となる。ここで、消磁磁極部３５０ａは、他の消磁磁極層３５０の部分に比べて前後方向の長さ（厚さ）が大きくなっており、安定した磁界の印加を可能としている。
【００６５】
一般に、トレーリングシールド部の磁化状態は、主磁極層の端部から発生する書き込み磁界に大きな影響を与えるため、できるだけ一定にすることが望ましい。ここで、トレーリングシールド部３４５０にも左右方向の磁界がバイアス的に印加されることによって、データ信号の書き込み時を含めて、トレーリングシールド部３４５０の磁区構造が安定する。これにより、書き込み磁界が安定して良好な記録特性が得られる。
【００６６】
図６は、図３の実施形態の消磁磁界印加素子３５における、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【００６７】
図６によれば、後述するギャップ層３４１上に、複数の第１の消磁コイル部３５１０と、第１の消磁コイル絶縁層５０と、消磁磁極層３５０と、第２の消磁コイル絶縁層５１と、複数の第２の消磁コイル部３５１１と、被覆層５２とが、順次積層されている。ここで、各第１の消磁コイル部３５１０と各第２の消磁コイル部３５１１とは、それぞれ交互に端部が重なり合っていて電気的に直列に接続されている。すなわち、複数の第１の消磁コイル部３５１０及び複数の第２の消磁コイル部３５１１は、消磁磁極層３５０の周りに巻かれた消磁コイル層３５１を形成している。なお、同図における消磁コイル層３５１の巻き数は２.５となるが、０.５以上であればいくつにも設計可能である。
【００６８】
次いで、同じく図６を用いて、消磁磁界印加素子３５の構成を詳述する。消磁磁極層３５０は、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３.０μｍのＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から形成されている。第１の消磁コイル部３５１０及び第２の消磁コイル部３５１１は、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのＣｕ等から形成されている。第１の消磁コイル絶縁層５０は、例えば厚さ約０.１μｍ〜約５μｍの熱硬化されたレジスト層等から形成されている。第２の消磁コイル絶縁層５１は、例えば厚さ約０.０１μｍ〜約０.５μｍのＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等から形成されている。被覆層５２は、例えばＡｌ２Ｏ３等から形成されている。
【００６９】
図７は、図３の実施形態の磁気ヘッド素子３２における、図４のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図７におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図４における巻き数より少なく表されている。コイルは１層、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。また、図７においては、磁気ディスク１０の断面図も併せて示している。
【００７０】
図７において、２１０はスライダ基板であり、ＡＢＳ３０を有し、書き込み又は読み出し動作時には回転する磁気ディスク表面１０ａ上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４及び消磁磁界印加素子３５（図示せず）と、素子間を磁気的にシールドするための素子間シールド層６２と、これらの素子を保護する被覆層５２とが主に形成されている。
【００７１】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、この積層体を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０及び上部シールド層３３４とを含む。ＭＲ積層体３３２は、面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ多層膜又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））多層膜を含み、非常に高い感度で垂直磁気記録用の磁気ディスク１０からの信号磁界を感知する。
【００７２】
このＭＲ積層体３３２がＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０とＭＲ積層体３３２とのそれぞれの間に絶縁用の上下部シールドギャップ層３３３及び３３１がそれぞれ設けられる。上下部シールド層３３４及び３３０は軟磁性層であり、ＭＲ積層体３３２に対して雑音となる外部磁界を遮断するシールドの役割を有する。さらに、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４及び３３０はそれぞれ上下部電極層として兼用される。
【００７３】
電磁コイル素子３４は、主磁極層３４０、補助磁極層３４５及びコイル層３４３を含む。主磁極層３４０は、コイル層３４３によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク１０の垂直磁気記録層１０４にまで収束させながら導くための磁路である。ここで、コイル層３４３は、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５の間を通過する層のみであってもよい。
【００７４】
主磁極層３４０は、主磁極補助層３４００及び主磁極主要層３４０１から構成されている。ここで、主磁極層３４０のヘッド端面３００側の端部３４０ａにおける前後方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３４０１のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。この端部３４０ａから発生する磁界のうち、端部３４０ａのトレーリング側すなわち後方の磁界が、主に垂直磁気記録層１０４に書き込みを行う。
【００７５】
補助磁極層３４５のヘッド端面３００側の端部は、補助磁極層３４５の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３４５０になっている。ここで、主磁極層３４０の端部３４０ａ及びトレーリングシールド部３４５０の磁気ディスク表面１０ａ側の端は、ヘッド端面３００に達している。ただし、ヘッド端面３００には、極薄の保護膜としてＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のコーディングが施されている。
【００７６】
磁束６５は、主磁極層３４０の端部３４０ａから始まって非常に高い磁束密度で磁気ディスク１０内の垂直磁気記録層１０４を通過し、軟磁性裏打ち層１０２で折り返して比較的低い磁束密度に拡がってトレーリングシールド部３４５０へ帰ってくる。一方、主磁極層３４０及び補助磁極層３４５は、ヘッド端面３００とは反対側においてバックギャップ部を形成しており磁気的に結合されている。その結果、主磁極層３４０と補助磁極層３４５とは、環状磁束路を形成することになる。
【００７７】
なお、補助磁極層３４５にトレーリングシールド部３４５０を設けることによって、トレーリングシールド部３４５０の端部３４５０ａと主磁極層３４０の端部３４０ａとの間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、磁気ディスク上に書き込みされた記録ビットの磁化遷移領域が狭くなるので、ジッタが小さくなってエラーレートを小さくすることができる。
【００７８】
磁気ディスク１０は、基板１００上に、磁化配向層１０１と、磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層１０２と、中間層１０３と、垂直磁気記録層１０４と、保護層１０５とを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層１０１は、軟磁性裏打ち層１０２にトラック幅方向の磁気異方性を付与することによって、軟磁性裏打ち層１０２の磁区構造を安定させて、再生波形におけるスパイク状のノイズの発生を抑制している。また、中間層１０３は、垂直磁気記録層１０４の磁化の配向及び粒径を制御する下地層の役割を果たしている。
【００７９】
ここで、磁化配向層１０１は、一般に反強磁性層となっており、トラック幅方向の磁気異方性の付与を反強磁性の強い異方性によって行っている。このため、磁化配向層１０１のみによって、磁気ディスク１０の全面において軟磁性裏打ち層１０２の磁区構造を安定させることはかなり困難となり、歩留まり低下の原因ともなっていた。
【００８０】
これに対して、本発明においては、消磁磁界印加素子３５（図４）を用いて書き込み動作中に軟磁性裏打ち層１０２にバイアス磁界を印加することにより、同層の磁区構造を安定させることができる。その結果、主に磁気ディスクの成膜工程に起因する軟磁性裏打ち層１０２の磁区構造のばらつきを抑制可能となり、同層の磁気特性のロバストネスを補償し、より信頼性の高いＨＤＤを提供することができる。このバイアス磁界の印加について、以下に詳述する。
【００８１】
図８は、消磁磁界印加素子３５から発生する磁界を利用して、軟磁性裏打ち層１０２にバイアス磁界を印加することを説明する概略図である。なお、図を見易くするために、補助磁極層は省略されている。
【００８２】
同図によれば、消磁磁極層の消磁磁極部３５０ａ間に発生した磁界のうち、主磁極層の端部３４０ａを通過する磁界は消磁用磁界７０となり、軟磁性裏打ち層１０２に及ぶ磁界は、バイアス磁界７１として作用する。このバイアス磁界７１によって、軟磁性裏打ち層１０２に磁気異方性が付与されて同層の磁区構造が安定する。この際、軟磁性裏打ち層１０２には、すでに磁化配向膜１０１によって反強磁性による磁化バイアスが付与されているので、バイアス磁界７１は、この磁化バイアスを補助する形となる。従って、バイアス磁界７１の方向は、磁化配向膜１０１の反強磁性の磁化方向、すなわちトラック幅方向と揃える必要がある。
【００８３】
ここで、バイアス磁界７１の印加は、バイアス磁界７１が印加される軟磁性裏打ち層１０２の部分の直上に位置する磁気記録層１０４の部分に対して信号の書き込みがなされると同時に、又はその直後に行われる。もし、信号の書き込みがなされる前にバイアス磁界７１が印加された場合、書き込み後、軟磁性裏打ち層１０２に磁化が残留してしまうためである。このようなバイアス磁界の印加を実現するために、２つの消磁磁極部３５０ａはともに、前後方向における位置関係において、主磁極層の端部３４０ａと同位置又は後方（トレーリング側）の位置に設けられていればよい。実際に、本実施形態においては、消磁磁極部３５０ａは、図５に示すように、主磁極層３４０及びその端部３４０ａに近接しているが若干後方にあって、トレーリングシールド部３４５０と同程度の位置に設置されている。
【００８４】
なお、バイアス磁界の大きさは、垂直磁気記録層１０４内の記録ビットの状態に悪影響を与えることなく、軟磁性裏打ち層１０２の磁区構造を安定させるのに必要となる数十〜数百Ｏｅ（数〜数十ｋＡ／ｍ）であることが好ましい。
【００８５】
次いで、図７に戻って、上述した磁気ヘッド素子３２の構成を詳述する。スライダ基板２１０は、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されている。６０は、スライダ基板２１０上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.０５μｍ〜約１０μｍの絶縁層である。下部シールド層３３０は、絶縁層６０上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約３μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。３３１は、下部シールド層３３０上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの下部シールドギャップ層である。
【００８６】
ＭＲ効果層３３２は、例えばＣＩＰ-ＧＭＲ多層膜、ＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜から構成される。３３５は、例えば磁気バイアス層を備えておりＭＲ効果層３３２の両端に接続された例えばＣｕ等からなる素子リード導体層、３３３は、ＭＲ効果層３３２及び素子リード導体層３３５上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.００５μｍ〜約０.５μｍの上部シールドギャップ層である。なお、ＭＲ効果層３３２がＣＰＰ-ＧＭＲ多層膜又はＴＭＲ多層膜で構成される場合、上下部シールドギャップ層３３３及び３３１、並びに素子リード導体層３３５は不要となる。上部シールド層３３４は、上部シールドギャップ層３３３上に積層されており、例えば厚さ約０.３μｍ〜約４μｍのＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等から形成されている。なお、上下部シールド層３３４及び３３０の間隔である再生ギャップ長は、約０.０３μｍ〜約１μｍである。
【００８７】
６１は、上部シールド層３３４上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.１μｍ〜約２.０μｍの下部非磁性層である。６２は、下部非磁性層６１上に積層された例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ約０.３μｍ〜約４μｍの素子間シールド層である。６３は、素子間シールド層６２上に積層された非磁性金属酸化物等、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ約０.７μｍ〜約２.０μｍの中間非磁性層である。なお、同層内にはコイル層３４３の一部が形成されていて、層上面は化学的機械的研磨（ＣＭＰ）等によって平坦化されている。また、素子間シールド層６２と上部シールド層３３４とが一体となって、１つの層で両層の機能を兼ねる場合、下部非磁性層６１は省略される。
【００８８】
主磁極補助層３４００は、中間非磁性層６３上に積層された例えば厚さ約０.５μｍ〜約３.０μｍのＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から形成されている。また、主磁極主要層３４０１は、主磁極補助層３４００上に積層された例えば厚さ約０.０１μｍ〜約０.５μｍのＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から形成されている。
【００８９】
３４１は、主磁極主要層３４０１上に積層された例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ約０.０１μｍ〜約０.５μｍのギャップ層である。ギャップ層３４１の厚さが、主磁極層３４０の端部３４０ａとトレーリングシールド部３４５０の端部３４５０ａとの間に形成されるトレーリングシールド部ギャップ長を規定する。３４４は、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ約０.１μｍ〜約５μｍのコイル絶縁層である。コイル層３４３は、コイル絶縁層３４４上及び中間非磁性層６３内にそれぞれ形成されており、例えば厚さ約０.５μｍ〜約３μｍのＣｕ等から形成されている。補助磁極層３４５は、例えば厚さ約０.５μｍ〜約５μｍのＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から形成されている。５２は、例えばＡｌ２Ｏ３等から形成されている被覆層である。
【００９０】
次いで、磁気ディスク１０について構成を詳述する。基板１００は、ガラス、ＮｉＰ被覆Ａｌ合金、Ｓｉ等から形成されている。磁化配向層１０１は、反強磁性材料であるＰｔＭｎ等から形成されている。軟磁性裏打ち層１０２は、軟磁性材料であるＣｏＺｒＮｂ等のＣｏ系アモルファス合金、Ｆｅ合金、軟磁性フェライト等、又は軟磁性膜／非磁性膜の多層膜等から形成されている。中間層１０３は、非磁性材料であるＬｕ合金から形成されている。ここで、中間層１０３は、垂直磁気記録層１０４の垂直磁気異方性を制御可能であれば、その他の非磁性金属若しくは合金、又は低透磁率の合金等でもよい。垂直磁気記録層１０４は、ＳｉＯ２等の酸化物系材料の中にＣｏＰｔなどの強磁性粒子をマトリックス状に含ませた材料、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、又はＣｏＰｔ／Ｐｄ系の人口格子多層膜等から形成されている。保護層１０５は、化学的蒸着（ＣＶＤ）法等によるカーボン（Ｃ）材料等から形成されている。
【００９１】
なお、本発明による垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスクは、当然に上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した実施形態の消磁磁界印加素子においては、２つの消磁用の磁極部が主磁極層の端部の左右側面にそれぞれ近接して設けられているが、複数の磁極部が左右側面に分けられて設けられていてもよい。又は、１つの磁極部のみが左右側面のいずれか１つに近接して設けられていてもよい。いずれにしても、消磁磁界印加素子によって、主磁極層の端部に左右方向（トラック幅方向）の消磁磁界が印加することができる構成であれば、本発明の範囲内である。この場合、消磁又は減磁が目的であるので、完全に左右方向である必要はなく、略左右方向であればよい。さらに、主磁極層の端部における形状磁気異方性の方向によっては、前後方向若しくは略前後方向であってもよい。また、本実施形態において、消磁コイル層は、左右２箇所において消磁磁極層に巻かれた形となっているが、消磁磁極層のいずれか１箇所において巻かれていてもよく、さらに、３箇所以上において巻かれていてもよい。
【００９２】
図９（Ａ）は、図１の実施形態におけるＨＤＤの記録再生及び消磁制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。また、図９（Ｂ）は、この回路構成のうち消磁磁界印加素子に消磁電流を供給する回路を示すブロック図である。
【００９３】
図９（Ａ）において、８０はホストインターフェース、８１は記録再生制御ＬＳＩ、８２は記録再生アンプ、８３はプリアンプ、８４はサーボ制御回路、８５はデジタル信号プロセッサ、８６は位置決めドライバ、８７はＶＣＭ駆動回路、８８はスピンドルドライバをそれぞれ示している。
【００９４】
記録再生制御ＬＳＩ８１から出力される記録データは、記録再生制御ＬＳＩ８１から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録再生アンプ８２を介してプリアンプ８３へ供給される。プリアンプ８３は、この記録データに従って薄膜磁気ヘッド２１の電磁コイル素子に書き込み電流を流し、磁気ディスク１０上に書き込みを行う。
【００９５】
また、記録再生制御ＬＳＩ８１から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、薄膜磁気ヘッド２１内のＭＲ効果素子に定電流が流れる。このＭＲ効果素子により再生された信号はプリアンプ８３で増幅復調されて再生データとして記録再生アンプ８２を介して記録再生制御ＬＳＩ８１に出力される。
【００９６】
さらに、記録再生制御ＬＳＩ８１から出力される消磁制御信号が消磁動作を指示するときにのみ、消磁電流がプリアンプ８３内の電源によって薄膜磁気ヘッド２１の消磁コイル層３５１に流されて、主磁極層の端部の消磁動作を行う（図９（Ｂ））。この際、消磁用磁界によって磁気ディスク１０上に存在するデータセクタ内及びサーボセクタ内の情報が消去又は改変されないようにする必要がある。そこで後に詳述するように、この主磁極層の端部が、磁気ディスク１０のデータ領域とサーボ領域との間に存在するギャップ部の直上に位置するときにこの消磁動作を行う。そのために、まず、サーボ制御信号を受けたサーボ制御回路８４及びデジタル信号プロセッサ８５から、位置決めドライバ８６にＶＣＭ制御信号が出力され、ＶＣＭ駆動回路８７によってＶＣＭ１５が駆動される。このＶＣＭ１５の駆動によって薄膜磁気ヘッド２１が所定のトラック位置に保持される。次いで、スピンドルドライバ８８によって駆動されているスピンドルモータ１１の動きと連動させて薄膜磁気ヘッド２１による書き込み動作を行った後に、所定時間、消磁動作を行う。これによって、主磁極層の端部がギャップ部直上を通過しているギャップ時間内においてのみ、消磁動作を行うことが可能となる。なお、主磁極層がギャップ部の境界付近に位置する場合は、隣接するデータセクタ内又はサーボセクタ内の情報を消去又は改変してしまう恐れがあるため、消磁動作を行わないことが好ましい。
【００９７】
また、上述したように、消磁電流の電源をプリアンプ８３に持たせたのは、消磁電流を流すタイミングが、データ信号の書き込み電流が流されていない時間内であることによる。すなわち、相当の大きさを持つ消磁電流を流す際に、データ信号の書き込み電流を流すことがないので、従来容量のプリアンプを用いることによっても十分な消磁動作を行うことができる。この結果、現在、ＨＤＤに求められている省電力小型化の要請にも適合する。なお、軟磁性裏打ち層に印加するバイアス磁界の強度は、消磁用磁界の強度に比べて十から百分の１程度であり、プリアンプへの負担は小さくて済む。
【００９８】
なお、記録再生回路１３の回路構成は、図９に示したものに限定されるものでないことは明らかである。消磁電流の電源を独立して設けることも可能である。また、消磁電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
【００９９】
ここで、上述した磁気ディスク上のギャップ部の説明を行う。図１０（Ａ）は、磁気ディスクにおけるデータ領域及びサーボ領域を示す概略図であり、図１０（Ｂ）は、データ領域及びサーボ領域に書き込みされた信号パターンの構成を示す概略図である。
【０１００】
図１０（Ａ）において、一般に、磁気ディスク１０上には、データ領域１０００と、このデータ領域１０００の境界をなすようにサーボ領域１００１とが設けられている。データ領域１０００には、データ信号が、薄膜磁気ヘッドによって書き込みされている。また、サーボ領域１００１には、薄膜磁気ヘッドのトラッキング用のサーボ信号が、サーボトラックライタによって記録されている。さらに、このサーボ領域１００１は、サーボ信号を検出する薄膜磁気ヘッドがロータリアクチュエータによる揺動運動を行うことに対応して、円弧状となっている。
【０１０１】
図１０（Ｂ）によれば、サーボ領域１００１は、主にＩＳＧ（Initial Signal Gain）部１００３、ＳＶＡＭ（SerVo Address Mark）部、グレイコード部、バースト部、及びパッド部から構成されており、それぞれ所定の機能を有している。ここで、ＩＳＧ部１００３、ＳＶＡＭ部及びパッド部はディスク径方向に連続して記録されている。グレイコード部もディスク径の方向に少なくとも数トラック以上に亘って設けられている。バースト部は、ディスク径の方向に１トラック分の幅で記録されている。
【０１０２】
なお、後述するディスクリートトラックを有する磁気ディスクの場合、各ディスクリートトラックには、上述した通常の磁気ディスクと同様に、データ領域とこのデータ領域の境界をなすサーボ領域とが形成されている。そして、同様に、このデータ領域とサーボ領域との間にギャップ部が存在する。ただし、ディスクリートトラックを有する磁気ディスクの場合、トラッキング用のサーボ信号パターンは、凹凸構造からなるトラックパターンそのものからなっている。また、各ディスクリートトラックのサーボ領域へのパターンの書き込みは、一括着磁により行われている。
【０１０３】
一方、データ領域１０００は、複数のデータセクタから構成されている。ここで、データ領域１０００の最後のデータセクタ１００４と次のサーボ領域１００１のＩＳＧ部１００３との間には、ギャップ部１００２が存在している。このギャップ部１００２は、データ信号とサーボ信号とを分離するために設けられている。上述したように、主磁極層の端部が、このギャップ部１００２の直上に位置するときにのみ消磁動作を行うことによって、適切にポールイレージャを回避することができる。
【０１０４】
以下に、本発明による消磁磁界印加素子を用いて、ポールイレージャによる書き込みエラーを防止することができる磁気記録方法を説明する。
【０１０５】
図１１及び図１２は、それぞれ、本発明による消磁磁界印加素子を用いたポールイレージャによる書き込みエラーを防止する磁気記録方法の一実施形態を説明するためのシーケンス図である。
【０１０６】
図１１によれば、まず、薄膜磁気ヘッドのＭＲ効果素子を用いてサーボ領域内のＩＳＧ部、ＳＶＡＭ部及びグレイコード部の検出及び処理を行い、さらにパッド部を検出する。この間、書き込み電流及びバイアス磁界／消磁電流は流れていない。次いで、所定の時間経過後に、データ信号から変換された信号コード列に対応する書き込み電流１１００によって、データ領域にデータ信号の書き込みを行う。
【０１０７】
一方、データ信号の書き込み電流１１００が供給されると同時又はその直後に、軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加するためのバイアス磁界電流１１０１が、プリアンプ８３（図９（Ｂ））の電源を用いて消磁磁界印加素子に供給される。
【０１０８】
ここで、バイアス磁界を軟磁性裏打ち層に印加するタイミング、及び軟磁性裏打ち層において印加すべき場所について説明する。
【０１０９】
バイアス磁界の印加が、書き込みがなされる前に行われた場合、この印加後の書き込み動作における書き込み磁界によって、軟磁性裏打ち層に、書き込み磁界パターンに応じた磁区パターンが形成される。この磁区パターンによっては、再生出力波形にスパイク状のノイズが発生してしまう。従って、データ信号の書き込み電流１１００によって書き込み用の磁界が垂直磁気記録層に印加されている時又はその直後に、この書き込み用の磁界によって形成されつつある又は形成された磁気ディスク内の記録ビットの直下に位置する軟磁性裏打ち層の部分に、バイアス磁界電流１１０１を通電することによってバイアス磁界を印加する。このような書き込み後のバイアス磁界の印加によって、垂直磁気記録層内の記録ビットに影響を及ぼすことなく、この記録ビットの直下の軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させることが可能となる。
【０１１０】
次いで、データ信号の書き込み電流１１００がゼロとなり、データ領域への書き込みが終了したことを受けて、主磁極層端部の残留磁化を消去するために、直流の消磁電流１１０２が供給される。なお、消磁電流は、消磁電流１１０２のように直流でもよいが、交流又はパルス電流でもよく、さらに図１２における消磁電流１２０２のように、振幅が時間と共に減衰する交流でもよい。
【０１１１】
なお、以上に述べた磁気記録方法は、専用に設けられた本発明の消磁磁界印加素子を用いることによって適切な実施が可能となる。特に、消磁磁界及びバイアス磁界を、書き込み動作とは独立して自由に印加可能であって初めて実施することができる。この際、主磁極層端部がギャップ部直上を通過しているギャップ時間内においてのみ消磁用磁界を印加することによって、データ領域及びサーボ領域に書き込まれた信号を消去又は改変することなく、ポールイレージャを回避することが可能となる。さらに、書き込み動作時においても磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加して同層の磁区構造を安定させることが可能となる。
【０１１２】
以下、本発明によるＨＤＤにおいて、消磁磁界印加素子を用いて主磁極層の端部の消磁又は減磁を実際に行った２つの実施例を説明する。これらの実施例において、それぞれポールイレージャに最も影響のある主磁極層端部のサイズ及び形状を変えた２つの薄膜磁気ヘッドを用いた。
【０１１３】
図１３は、２つの実施例において使用された垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの主磁極層端部の基本的な形状パラメータを示す概略図である。各主磁極層端部の形状パラメータ値を表１に示す。
【表１】
2006216098.tif 000003
【０１１４】
表１によれば、主磁極層２の端部は、主磁極層１の端部よりもサイズが小さくなっていてより高い記録密度に対応する形状となっている。ここで、いずれの主磁極層の端部においても、主磁極層全体の形状により、主磁極長さ方向に形状磁気異方性が強く働いている。
【０１１５】
ここで、各主磁極層の飽和磁束密度ＢＳは、２.０テスラ（Ｔ）であった。また、磁気異方性定数Ｋｕは、１０３erg/ccであった。さらに、主磁極層端部のベベル角α（図１３）は、１５°であった。さらに、消磁磁界印加素子の消磁磁極層は、めっき法によるＦｅＣｏＮｉ合金によって形成し、同層の厚さを２.０μｍとした。消磁コイル層は、めっき法による厚さ１μｍのＣｕによって形成した。
【０１１６】
さらに、２つの実施例において使用した垂直磁気記録用の磁気ディスクの磁気特性を表２に示す。ここで、各磁気特性は、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定された。
【表２】
2006216098.tif 000004
【０１１７】
表２によれば、飽和磁化ＭＳは、磁気ディスク１及び２ともに、３００emu/cc（３７７ｍＷｂ／ｍ２）であり、残留磁化Ｍｒは、ともに２８５emu/cc（３５８ｍＷｂ／ｍ２）であった。保持力ＨＣは、垂直磁気記録層のスパッタ成膜条件を変化させることによって、それぞれ５０５０Ｏｅ（４０２ｋＡ／ｍ）及び７０００Ｏｅ（５５７ｋＡ／ｍ）とした。
【０１１８】
ここで、垂直磁気記録層の厚さは１３ｎｍであり、中間層の厚さは１５ｎｍ、軟磁性裏打ち層の厚さは１５０ｎｍ、磁化配向層の厚さは１０ｎｍ、保護層の厚さは４ｎｍであった。また、磁気ディスク表面の潤滑剤として、フォンブリン系潤滑剤を用い、同剤を平均厚さが１ｎｍとなるように塗布した。
【０１１９】
（実施例１）
図１４は、主磁極層１を備えた薄膜磁気ヘッドにおける、消磁磁界印加素子の消磁磁極部から発生する印加消磁磁界と、主磁極層端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥとの関係を示した特性図である。
【０１２０】
図１４によれば、主磁極層端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥは、印加消磁磁界が大きくなるほど減少する。印加消磁磁界が２０００Ｏｅ（１５９ｋＡ／ｍ）において、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥは２４００Ｏｅ（１９１ｋＡ／ｍ）程度である。さらに、印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）において、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥは、印加消磁磁界がゼロの場合に比べて半分以下の１２００Ｏｅ（９６ｋＡ／ｍ）程度にまで低減する。
【０１２１】
ここで、消磁磁界印加素子及び主磁極層１を備えた薄膜磁気ヘッドと、磁気ディスク１とを備えたＨＤＤにおいて、再生出力における消磁又は減磁の効果を調べる記録再生実験を行った。本実験においては、主磁極層１によって磁気ディスク１上の１つのトラックに書き込みを行い、その後、書き込み電流をＯＦＦとした上で同一トラック上に主磁極層１を保持しながら、出力の経時変化を観測してポールイレージャの影響を測定した。
【０１２２】
その結果、本実施例の条件においては、印加した消磁用磁界が、６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）未満である場合、同磁界によって主磁極層１の端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥを低減させても、再生出力の低下が測定された。これに対して、６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上の消磁用磁界を印加して残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥをより十分に低減させることによって、再生出力の低下が見られなくなることが明らかとなった。
【０１２３】
（実施例２）
図１５は、主磁極層２を備えた薄膜磁気ヘッドにおける、消磁磁界印加素子の消磁磁極部から発生する印加消磁磁界と、主磁極層端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥとの関係を示した特性図である。
【０１２４】
図１５によれば、主磁極層端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥは、印加消磁磁界が大きくなるほど減少する。印加消磁磁界が２０００Ｏｅ（１５９ｋＡ／ｍ）において、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥは、５０００Ｏｅ（３９８ｋＡ／ｍ）程度と実施例１よりも大きな値となっている。これは、主磁極層２の主磁極幅が主磁極層１に比べて小さくなっており、形状磁気異方性もより強くなっていることによる。印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）では、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥが、印加消磁磁界がゼロの場合に比べて半分の約３２００Ｏｅ（２５５ｋＡ／ｍ）程度となる。
【０１２５】
ここで、消磁磁界印加素子及び主磁極層２を備えた薄膜磁気ヘッドと、磁気ディスク２とを備えたＨＤＤにおいて、再生出力における消磁又は減磁の効果を調べる記録再生実験を行った。本実験においては、主磁極層２によって磁気ディスク２上の１つのトラックに書き込みを行い、その後、書き込み電流をＯＦＦとした上で同一トラック上に主磁極層２を保持しながら、出力の経時変化を観測してポールイレージャの影響を測定した。
【０１２６】
その結果、本実施例の条件においては、印加した消磁用磁界が、６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）未満である場合、同磁界によって主磁極層２の端部の残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥを低減させても、再生出力の低下が測定された。これに対して、６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上の消磁用磁界を印加して残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥをより十分に低減させることによって、再生出力の低下が見られなくなることが明らかとなった。
【０１２７】
（実施例１及び２の検証）
以下、実施例１及び２による消磁又は減磁の効果を検証する。
【０１２８】
図１６は、両実施例における磁気ディスク１及び２の保持力ＨＣ、保持力角型比Ｓ＊、反磁界４πＭｒ、及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥの関係を説明するための磁気ディスクのＭ−Ｈ曲線の概略図である。同図のＭ−Ｈ曲線においては、反磁界補正がなされている。
【０１２９】
一般に、垂直磁気記録層内の記録ビットである垂直磁化が、安定的に保持される条件として、磁気ディスクの保持力角型比を考慮した保磁力が、反磁界よりも大きいこと、すなわち、Ｓ＊ＨＣ＞４πＭｒであることが求められる。ここで、保持力角型比Ｓ＊は、図１６のＭ−Ｈ曲線上の点（０，−ＨＣ）における接線の傾きと残留磁化Ｍｒの値によって決定される値であり、この接線と直線Ｍ＝Ｍｒとの交点のＨ座標値をＨＣ´とすると、Ｓ＊＝ＨＣ´／ＨＣとなる。
【０１３０】
次いで、さらに主磁極層端部からの残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥの影響を考慮する。図１６によれば、反磁界４πＭｒと残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥとの向きが同じである場合、両者の和が、保持力角型比を考慮した保磁力Ｓ＊ＨＣを上回る値となる場合に、磁化反転が発生し、記録ビットが破壊されることがわかる。すなわち、
（１）    ４πＭｒ＋ＨＰＯＬＥ＜Ｓ＊ＨＣ
ならば、ポールイレージャは発生せず、
（２）    ４πＭｒ＋ＨＰＯＬＥ＞Ｓ＊ＨＣ
ならば、ポールイレージャが発生することになる。
【０１３１】
ここで、実施例１の場合をポールイレージャが発生しない条件式である（１）に当てはめてみる。まず、Ｍｒ＝２８５emu/cc（３５８ｍＷｂ／ｍ２）であるから、４πＭｒ＝３５８１Ｏｅ（２８５ｋＡ／ｍ）となる。また、Ｓ＊＝０.９５、ＨＣ＝５０５０Ｏｅ（４０２ｋＡ／ｍ）であるから、Ｓ＊ＨＣ＝４７９８Ｏｅ（３８２ｋＡ／ｍ）となる。従って、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥが、反磁界４πＭｒと同じ向きである場合、ＨＰＯＬＥが１２１７Ｏｅ（９７ｋＡ／ｍ）未満であれば、ポールイレージャは発生しないことになる。
【０１３２】
ここで、実施例１においては、上述したように印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上であれば再生出力の低下は測定されなかったが、図１４において、印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上の場合、ＨＰＯＬＥが約１２００Ｏｅ（９６ｋＡ／ｍ）以下となっていることがわかる。従って、実施例１において再生出力の低下が測定されなかったのは、式（１）の条件を満たすことによってポールイレージャが発生しなかったからであることが理解される。
【０１３３】
次いで、実施例２の場合をポールイレージャが発生しない条件式である（１）に当てはめてみる。まず、Ｍｒ＝２８５emu/cc（３５８ｍＷｂ／ｍ２）であるから、４πＭｒ＝３５８１Ｏｅ（２８５ｋＡ／ｍ）となる。また、Ｓ＊＝０.９８、ＨＣ＝７０００Ｏｅ（５５７ｋＡ／ｍ）であるから、Ｓ＊ＨＣ＝６８６０Ｏｅ（５４６ｋＡ／ｍ）となる。従って、残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥが、反磁界４πＭｒと同じ向きである場合、式（１）により、ＨＰＯＬＥが３２８０Ｏｅ（２６１ｋＡ／ｍ）未満であれば、ポールイレージャは発生しないことになる。
【０１３４】
ここで、実施例２においては、上述したように印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上であれば再生出力の低下は測定されなかったが、図１５において、印加消磁磁界が６０００Ｏｅ（４７８ｋＡ／ｍ）以上の場合、ＨＰＯＬＥが約３２００Ｏｅ（２５５ｋＡ／ｍ）以下となっていることがわかる。従って、実施例２において再生出力の低下が測定されなかったのは、式（１）の条件を満たすことによってポールイレージャが発生しなかったからであることが理解される。
【０１３５】
以上に述べたように、実施例１及び２において、式（１）を満たす場合に再生出力の低下がみられなくなる事実は、式（１）を導いた上述のモデルが本発明に適用可能であることを意味している。従って、式（１）４πＭｒ＋ＨＰＯＬＥ＜Ｓ＊ＨＣが、本発明においてポールイレージャを回避するための条件となる。すなわち、消磁磁界印加素子を用いて、残留磁化Ｍｒ及び残留漏洩磁界ＨＰＯＬＥを低減させることによって、ＨＰＯＬＥ＋４πＭｒの値を、保持力ＨＣ及び保持力角型比Ｓ＊の積であるＳ＊ＨＣよりも小さくすることによってポールイレージャによる悪影響の無い良好な再生出力を得ることができる。
【０１３６】
次に、ディスクリートトラックを有する磁気ディスクを用いた場合の、本発明による消磁磁界印加素子を用いることの効果を以下に説明する。ここで、ディスクリートトラックを有する磁気ディスクは、隣接するトラック間の磁気的干渉が低減しており高トラック密度化に適した磁気記録媒体である。
【０１３７】
図１７は、本発明による垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドと、ディスクリートトラックを有する垂直磁気記録用の磁気ディスクとの構成を示す概略図である。なお、図を見易くするために、補助磁極層は省略されている。
【０１３８】
同図によれば、垂直磁気記録層１０４´、中間層１０３´、及び軟磁性裏打ち層１０２´の層厚方向における一部が、トラック長手方向に伸長した非磁性材料からなる非磁性離隔層１７００によって分断されることによって、ディスクリートトラック１７０１が形成されている。このようなディスクリートトラック１７０１を備えた磁気ディスクは、主磁極層の端部３４０ａ´からの書き込み磁界が、非磁性離隔層１７００を介して直下の軟磁性層に吸収され易くなるため、隣接するトラックに広がり難くなるという大きな利点を有する。
【０１３９】
しかしながら、軟磁性裏打ち層１０２´が非磁性離隔層１７００によって分断されるため、同層内のトラック長手方向に形状磁気異方性が発生する。ここで、軟磁性裏打ち層１０２´においては、磁化配向層１０１´によってトラック幅方向に磁気異方性が付与されているが、ディスクリートトラックの凸部の形状によってはトラック長手方向の形状磁気異方性の方が強くなり、トラック長手方向が容易軸となってしまう。その結果、書き込み毎に軟磁性裏打ち層１０２´に大きな磁化が残留し、この残留磁化が再生出力内のノイズとなってエラーレート等の記録再生特性が劣化することになる。
【０１４０】
これに対して、図１７のように、消磁磁界印加素子３５´を用いて、左右方向（トラック幅方向）に、上記のトラック長手方向の形状磁気異方性よりも強いバイアス磁界１７０２を印加することによって、このような記録再生特性の劣化を解消することができる。さらに、外乱磁界による磁区構造の不安定化も防止することができる。この結果、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【０１４１】
以下、ディスクリートトラックを有する磁気ディスクを備えた本発明によるＨＤＤにおいて、消磁磁界印加素子によるバイアス磁界印加の効果を調べた実施例について説明する。
【０１４２】
（実施例３）
最初に、同じく図１７を用いて、本実施例に用いたディスクリートトラックを有する磁気ディスク１０´の構成を説明する。ディスク基板１００´として、１インチ径のガラス基板を用いた。磁化配向層１０１´には、厚さ１３ｎｍの反強磁性材料であるＰｔＭｎを用いた。軟磁性層裏打ち層１０２´には、厚さ１５０ｎｍの非晶質磁性体であるＣｏＺｒＮｂを用いた。この軟磁性裏打ち層１０２´の保磁力は、１０Ｏｅ（０.８０ｋＡ／ｍ）であった。また、この軟磁性裏打ち層１０２´に対して、磁界中でのアニール処理を行い、磁化配向層１０１´との反強磁性結合によるトラック幅方向の磁気異方性を付与した。中間層１０３´には、厚さ１０ｎｍの非磁性のＣｏＣｒを用いた。垂直磁気記録層１０４´には、厚さ１５ｎｍであるＳｉＯ２及びＣｏＰｔ結晶粒子の混晶層を用いた。この垂直磁気記録層１０４´の垂直磁気異方性定数Ｋｕは、２×１０６erg/ccであった。
【０１４３】
ディスクリートトラック１７０１を形成するための非磁性離隔層１７００には、非磁性材料であるＳｉＯ２を用いた。この非磁性離隔層１７００が埋め込まれた凹部は、磁気ディスク表面から軟磁性裏打ち層１０２´に達しており、軟磁性裏打ち層１０２´において深さ３０ｎｍとなるように形成された。この非磁性離隔層１７００用のＳｉＯ２膜を成膜後、平坦化処理を行い、この平坦化された磁気ディスク表面に、保護層として厚さ５ｎｍのＣＶＤカーボン（Ｃ）を成膜した。潤滑剤にはフォンブリン系潤滑剤を用い、同剤を平均厚さが１ｎｍとなるように塗布した。なお、図１７においては、保護層、潤滑剤層は省略されている。
【０１４４】
ディスクリートトラック１７０１のトラックピッチを１５０ｎｍとし、磁気記録層１０４´を含む凸部の頂辺の長さを１００ｎｍとし、非磁性離隔層が埋め込まれている凹部の底辺の長さを３０ｎｍとした。
【０１４５】
また、本実施例に用いた垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの主磁極幅（図１３）は１２０ｎｍとした。主磁極層には、ＦｅＣｏ系合金を用い、飽和磁束密度を２.３Ｔ（テスラ）とした。データ信号の読み出し用のＭＲ効果素子には、ＣＩＰ−ＧＭＲ効果素子を用いた。同素子のトラック幅は１１０ｎｍとした。
【０１４６】
次いで、以上の磁気ディスク及び薄膜磁気ヘッドを用いて、データ信号の記録再生実験を行い、消磁磁界印加素子によるバイアス磁界の印加によって、外乱磁界に対する信頼性が向上する効果を調べた。比較例として、バイアス磁界を印加しない状態での外乱磁界に対する信頼性評価も併せて行った。
【０１４７】
実際に用いた評価方法を以下に説明する。最初に、外乱磁界の無い状態において、上述した薄膜磁気ヘッドを用いて、４００Ｏｅ（３１.８ｋＡ／ｍ）のバイアス磁界を印加しながら、ディスクリートトラックを有する磁気ディスクに所定の書き込みを行った。次いで、ランダムな方向を有する外乱磁界を印加した上で、同一トラック上のデータ信号を読み出して、再生出力内のスパイクノイズの有無を調べた。ここで、スパイクノイズとは、軟磁性裏打ち層における不安定な磁区構造によって再生出力内に発生するスパイク状のノイズである。この際、外乱磁界強度を徐々に強く設定しながら、スパイクノイズが観測されるまで繰り返し評価を行った。なお、同一条件で作製された磁気ディスクのサンプル数は、５０であった。
【０１４８】
図１８は、実施例３及び比較例において、スパイクノイズの発生した外乱磁界強度を示した特性図である。ここで、スパイクノイズ発生磁界とは、１つのサンプルの評価において外乱磁界強度を徐々に強くした場合に、最初にスパイクノイズを観測した際の外乱磁界強度である。
【０１４９】
同図から明らかなように、バイアス磁界を印加した本実施例において、スパイクノイズの発生磁界強度は、バイアス磁界を印加しなかった比較例よりも２倍程度大きくなっている。しかも発生磁界強度値のばらつきも小さい。従って、本発明による消磁磁界印加素子を用いて軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加することによって、外乱磁界に対する耐性が安定的に向上することが理解される。
【０１５０】
なお、本実施例においては、垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の層厚方向における一部とが非磁性離隔層により分断されているが、垂直磁気記録層のみ、又は垂直磁気記録層及び中間層のみが分断されている場合でも、上述した通常の磁気ディスクと同様に、本発明によってノイズ低減及び抑制効果が得られる。さらに、垂直磁気記録層と軟磁性裏打ち層の全部とが非磁性離隔層により分断されている場合においても、本実施例と同様に、ノイズ低減及び抑制効果が得られることが明らかである。
【０１５１】
以上、本発明によるＨＤＤにおいて、磁気記録媒体が、通常の垂直磁気記録用の磁気ディスク、及びディスクリートトラックを有する磁気ディスクである場合をそれらの効果を含めて説明した。しかしながら、磁気記録媒体が、垂直磁気記録用のパターンドメディアである場合も本発明の範囲内であることは明らかである。
【０１５２】
ここで、パターンドメディアは、形状や大きさを人工的にそろえた単磁区構造体、例えば微粒子をアレイ状に並べて、各微粒子を1ビットとして記録を行う媒体である。パターンドメディアにおいては、トラック間のみならず記録ビット間における信号磁界の干渉を低減させており、高記録密度化に非常に適した構造が実現される。このパターンドメディアにおいて軟磁性裏打ち層が使用される場合には、上述したディスクリートトラックを有する磁気ディスクの場合と同様の課題が存在するが、本発明の磁界印加手段である消磁磁界印加素子を用いることによって、同様のノイズ低減及び抑制効果が得られる。
【０１５３】
さらに、以上に述べた実施形態及び実施例は、全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができることは明らかである。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるＨＧＡの一実施形態を示す斜視図である。
【図３】図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを示す斜視図である。
【図４】図３の実施形態における磁気ヘッド素子を素子形成面側から透視的に見た平面図である。
【図５】図３の実施形態の磁気ヘッド素子における、図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】図３の実施形態の消磁磁界印加素子における、図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図３の実施形態の磁気ヘッド素子における、図４のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】消磁磁界印加素子から発生する磁界を利用して、軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加することを説明する概略図である。
【図９】図１の実施形態におけるＨＤＤの記録再生及び消磁制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図１０】磁気ディスクにおけるデータ領域及びサーボ領域、並びにデータ領域及びサーボ領域に書き込みされた信号パターンの構成を示す概略図である。
【図１１】本発明による消磁磁界印加素子を用いたポールイレージャによる書き込みエラーを防止する磁気記録方法の一実施形態を説明するためのシーケンス図である。
【図１２】本発明による消磁磁界印加素子を用いたポールイレージャによる書き込みエラーを防止する磁気記録方法の一実施形態を説明するためのシーケンス図である。
【図１３】実施例１及び２において使用された垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドの主磁極層端部の基本的な形状パラメータを示す概略図である。
【図１４】主磁極層１を備えた薄膜磁気ヘッドにおける、消磁磁界印加素子の消磁磁極部から発生する印加消磁磁界と、主磁極層端部の残留磁化及び残留漏洩磁界との関係を示した特性図である。
【図１５】主磁極層２を備えた薄膜磁気ヘッドにおける、消磁磁界印加素子の消磁磁極部から発生する印加消磁磁界と、主磁極層端部の残留磁化及び残留漏洩磁界との関係を示した特性図である。
【図１６】実施例１及び２における磁気ディスク１及び２の保持力、保持力角型比、反磁界、及び残留漏洩磁界の関係を説明するための磁気ディスクのＭ−Ｈ曲線の概略図である。
【図１７】本発明による垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドと、ディスクリートトラックを有する垂直磁気記録用の磁気ディスクとの構成を示す概略図である。
【図１８】実施例３及び比較例において、スパイクノイズの発生した外乱磁界強度を示した特性図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０  磁気ディスク
１０´  ディスクリートトラックを有する磁気ディスク
１００  基板
１０１  磁化配向層
１０２  軟磁性裏打ち層
１０３  中間層
１０４  垂直磁気記録層
１０５  保護層
１０ａ  磁気ディスク表面
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び消磁制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ＨＧＡ
２０  サスペンション
２１  スライダ（薄膜磁気ヘッド）
２１０  スライダ基板
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  ＡＢＳ
３００  ヘッド端面
３１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３  ＭＲ効果素子
３３０  下部シールド層
３３１  下部シールドギャップ層
３３２  ＭＲ効果層
３３３  上部シールドギャップ層
３３４  上部シールド層
３３５  素子リード導体層
３４  電磁コイル素子
３４０  主磁極層
３４０ａ  主磁極層の端部
３４００  主磁極補助層
３４０１  主磁極主要層
３４１  ギャップ層
３４３  コイル層
３４４  コイル絶縁層
３４５  補助磁極層
３５  消磁磁界印加素子
３５０  消磁磁極層
３５０ａ  消磁磁極部
３５１  消磁コイル層
３５１０  第１の消磁コイル層
３５１１  第２の消磁コイル層
３６  信号端子電極
３７  駆動端子電極
５０  第１の消磁コイル絶縁層
５１  第２の消磁コイル絶縁層
５２  被覆層
６０  絶縁層
６１  下部非磁性層
６２  素子間シールド層
６３  中間非磁性層
５４５０  トレーリングシールド部
５４５０ａ  トレーリングシールド部の端部
６５  磁束
７０  消磁用磁界
７１、１７０２  バイアス磁界
８０  ホストインターフェース
８１  記録再生制御ＬＳＩ
８２  記録再生アンプ
８３  プリアンプ
８４  サーボ制御回路
８５  デジタル信号プロセッサ
８６  位置決めドライバ
８７  ＶＣＭ駆動回路
８８  スピンドルドライバ
１０００  データ領域
１００１  サーボ領域
１００２  ギャップ部
１００３  ＩＳＧ部
１００４  最後のデータセクタ
１１００  書き込み電流
１１０１  バイアス磁界電流
１１０２、１２０２  消磁電流
１７００  非磁性離隔層
１７０１  ディスクリートトラック
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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