(57)【要約】【課題】  軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させて、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みを可能にする垂直磁気記録方式による磁気記録方法を提供する。【解決手段】  信号の書き込みによって記録ビットが形成される垂直磁気記録層と書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層とを含む積層構造を有する垂直磁気記録媒体に対して少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくともこの書き込みの直後をも含む間、この垂直磁気記録媒体の外部から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磁気記録方法が提供される。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の書き込みによって記録ビットが形成される垂直磁気記録層と書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層とを含む積層構造を有する垂直磁気記録媒体に対して少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくとも該書き込みの直後をも含む間、該垂直磁気記録媒体の外部から前記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垂直磁気記録方式による磁気記録方法。
【請求項２】
信号の書き込みによって記録ビットが形成される垂直磁気記録層と書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層とを含む積層構造を有しており、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いる垂直磁気記録媒体に対して、少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくとも該書き込みの直後をも含む間、該垂直磁気記録媒体の外部から前記複数のディスクリートトラックの各々における前記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垂直磁気記録方式による磁気記録方法。
【請求項３】
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２に記載の磁気記録方法。
【請求項４】
前記垂直磁気記録媒体が、前記複数のディスクリートトラックの各々が多数の非磁性離隔部により分断されることによって形成された多数の垂直磁気記録部を備えており、該多数の垂直磁気記録部が、各々記録ビットの単位となっていることを特徴とする請求項２又は３に記載の磁気記録方法。
【請求項５】
磁性体から形成されており各々が記録ビットの単位となる多数の微小体を、書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層上に配列させることによって形成された垂直磁気記録媒体に対して、少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくとも該書き込みの直後をも含む間、該垂直磁気記録媒体の外部から前記軟磁性裏打ち層のうち前記微小体の各々の下方の部分にバイアス磁界を印加することによって、該下方の部分の磁区構造を安定させることを特徴とする垂直磁気記録方式による磁気記録方法。
【請求項６】
前記信号の書き込み用の磁界が印加されている時、又は該印加の直後に、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１から５のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項７】
少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくとも該書き込みの直後をも含む間、垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド内の電磁コイル素子が備えている補助磁極層の前記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１から６のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【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７に記載の磁気記録方法。
【請求項９】
前記信号の書き込みを垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを用いて行い、前記バイアス磁界の印加を、該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つのバイアス磁界印加手段を用いて行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の磁気記録方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのバイアス磁界印加手段が、バイアス磁極層と、該バイアス磁極層に磁束を誘導するためのバイアスコイル層とを備えており、前記バイアス磁界の印加を、該バイアス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９に記載の磁気記録方法。
【請求項１１】
前記バイアス磁界の印加を、前記バイアス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１０に記載の磁気記録方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの磁極部が左右方向において対向する２つの磁極部であって、該２つの磁極部によって、左右方向又は略左右方向のバイアス磁界を印加することを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録方法。
【請求項１３】
前記バイアスコイル層に直流又は一つの極性のみを有するパルス電流を流すことによって、直流のバイアス磁界又はパルス状のバイアス磁界を印加することを特徴とする請求項１０から１２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る磁気記録方法に関する。特に、垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて、垂直磁気記録用の磁気記録媒体にデータ信号の書き込みを行う磁気記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置（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】
この垂直磁気記録方式に用いる磁気ヘッドとして、従来より、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。一方、このような構造の磁気ヘッドに対応する磁気ディスクとして、垂直磁気記録層と、この垂直磁気記録層を通過する書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層と、この軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させるための磁化配向層との積層構造が提案されている。
【０００５】
ここで、データ信号の書き込みを行う場合、磁気ヘッドから発生する書き込み磁界を用いて垂直磁気記録層に記録ビットを形成する。この書き込み磁界によって、この書き込み磁界パターンに応じた磁区パターンが軟磁性裏打ち層内に形成されると、この磁区の境界である磁壁から不均一な磁界が発生する。ここで、信号の読み出しには、一般に磁気抵抗（ＭＲ）効果素子を用いるが、形成された磁区パターンによっては、この不均一な磁界によって、ＭＲ再生出力波形内にスパイク状のノイズが生じてしまう。
【０００６】
これに対して、磁化配向層は、一般に反強磁性層となっており、反強磁性の強い異方性によって軟磁性裏打ち層に磁気異方性を付与している。すなわち、この磁気異方性の付与によって、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させてノイズの原因となる磁壁の形成を抑制し、再生出力波形におけるスパイク状のノイズの低減を図っている。
【０００７】
また、特許文献１においては、従来の面内磁気記録方式における技術であるが、信号の書き込みを行う直前に、以前に書き込まれた記録を記録の向きと垂直をなす方向に消磁する技術が開示されている。これにより、既に書き込まれている記録の磁化状態による記録位置の変化、いわゆるビットシフトを回避している。この技術によって、書き込み時に生じ得るノイズの原因を予め除去できる可能性もある。
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−０８６２１０号公報
【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、磁化配向層は、上述したように一般に反強磁性層であって、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依存して行っている。このため、磁化配向層のみを使用して、磁気ディスクの全面においてトラック幅方向の磁気異方性を均一かつ安定的に実現することは、反強磁性膜の着磁工程上かなり困難となる。その結果、軟磁性裏打ち層に磁壁が相当数発生して再生出力にノイズを引き起こし、磁気ディスク製造の歩留まりを低下させていた。
【００１０】
また、近年高トラック密度化に適した磁気記録媒体として、いわゆるディスクリートトラックを備えた磁気ディスクが注目されている。この磁気ディスクは、非磁性の離隔層によって磁気記録層がトラック毎に分断された構造を有する。従って、この磁気ディスクにおいては、上述した磁化配向層による磁気異方性付与の困難性だけでなく、トラック長手方向に磁気異方性が発生してしまう問題が生じる。
【００１１】
実際に、このディスクリートトラックにおいて、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構成を考える。この場合、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、軟磁性裏打ち層の部分において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。
【００１２】
さらにまた、高記録密度化により適した磁気記録媒体として、いわゆるパターンドメディアも注目されている。パターンドメディアは、トラック間が磁気的に分離しているだけではなく、トラック内の記録ビット間もまた磁気的に分離している磁気記録媒体をいう。このパターンドメディアにおいても、軟磁性裏打ち層が使用される場合には、上述した通常の磁気ディスク及びディスクリートトラックを備えた磁気ディスクの場合と同様の課題が存在する
【００１３】
また、特許文献１に開示された従来技術は、ビットシフトを回避するために、あくまでも書き込み前に磁気記録層の記録を消去するものである。そのため、開示されている磁気ヘッドの構造も、書き込み中又は書き込み直後に軟磁性裏打ち層に発生する磁区構造に影響を及ぼし得るものではない。そもそも、この従来技術は、面内磁気記録方式における技術であって目的が全く異なっており、垂直磁気記録方式特有の軟磁性裏打ち層への対処には不適である。
【００１４】
従って、本発明の目的は、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させて、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みを可能にする垂直磁気記録方式による磁気記録方法を提供することにある。
【００１５】
さらに本発明の他の目的は、ディスクリートトラックを備えた磁気ディスク又はパターンドメディアに対して、軟磁性裏打ち層の部分の磁区構造を安定させて、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みを可能にする垂直磁気記録方式によ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】
【００１６】
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。なお、上述した「前方」、「後方」、「左側」及び「右側」は、後に示す図２、３、４及び６に、実施形態の構成要素との関係で明示されている。
【００１７】
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。
【００１８】
次いで、「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。
【００１９】
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、主磁極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。
【００２０】
本発明によれば、信号の書き込みによって記録ビットが形成される垂直磁気記録層と書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層とを含む積層構造を有する垂直磁気記録媒体に対して少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくともこの書き込みの直後をも含む間、この垂直磁気記録媒体の外部から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垂直磁気記録方式による磁気記録方法が提供される。
【００２１】
一般に、書き込み磁界によって、この書き込み磁界パターンに応じた磁区パターンが軟磁性裏打ち層内に形成される。さらに、この磁区パターンの境界である磁壁からは不均一な磁界が発生する。ここで、形成された磁区パターンによっては、この不均一な磁界によって、ＭＲ効果素子による再生出力波形内にスパイク状のノイズが生じていた。本発明によれば、この垂直磁気記録媒体の外部からこの軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加して、少なくとも書き込み時又はその直後に同層に対して磁気異方性を付与する。この磁気異方性によって磁区数が低減して、磁化軟磁性裏打ち層が単磁区状態に近づくとともに、磁壁の大多数が、所定の方向、例えばトラック幅方向に揃えられる。これにより、軟磁性裏打ち層の磁区構造が安定して、スパイク状のノイズ等が抑制される。すなわち、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みが可能となる。さらに、本発明によれば、バイアス磁界の印加を垂直磁気記録媒体の外部から行うので、バイアス磁界の印加手段を垂直磁気記録媒体とは独立して設けることが可能となる。その結果、バイアス磁界の強度、方向、及び印加のタイミングを適切に設定することが容易となる。なお、この利点は、後述するディスクリートトラックを備えた磁気記録媒体及びパターンドメディアにおいても同様である。
【００２２】
本発明によればまた、信号の書き込みによって記録ビットが形成される垂直磁気記録層と書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層とを含む積層構造を有しており、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いる垂直磁気記録媒体に対して、少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくともこの書き込みの直後をも含む間、この垂直磁気記録媒体の外部か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垂直磁気記録方式による磁気記録方法が提供される。このようなディスクリートトラックを備えた垂直磁気記録媒体においても、本発明による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ことによって、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みが可能となる。
【００２３】
また、ここで、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ることも好ましい。このように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ている場合、軟磁性裏打ち層内のトラック長手方向に形状磁気異方性が発生して、トラック長手方向が磁化容易軸となり易くなる。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。
【００２４】
これに対して、本発明によれば、こ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、ディスクリートトラックによる高トラック密度化を享有しつつ、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【００２５】
また、垂直磁気記録媒体が、複数のディスクリートトラックの各々が多数の非磁性離隔部により分断されることによって形成された多数の垂直磁気記録部を備えており、この多数の垂直磁気記録部が、各々記録ビットの単位となっていることも好ましい。なお、このような垂直磁気記録媒体は、一般に、パターンドメディアと呼ばれている。
【００２６】
本発明によればさらにまた、磁性体から形成されており各々が記録ビットの単位となる多数の微小体を、書き込み用の磁束の磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層上に配列させることによって形成された垂直磁気記録媒体に対して、少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくともこの書き込みの直後をも含む間、この垂直磁気記録媒体の外部から軟磁性裏打ち層のうち微小体の各々の下方の部分にバイアス磁界を印加することによって、この下方の部分の磁区構造を安定させる垂直磁気記録方式による磁気記録方法が提供される。なお、このような垂直磁気記録媒体も、パターンドメディアの１つである。
【００２７】
以上に述べたパターンドメディアにおいても、通常の垂直磁気記録媒体及びディスクリートトラックを備えた垂直磁気記録媒体と同様に、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、軟磁性裏打ち層（の部分）の磁区構造を安定させることができる。この結果、パターンドメディアによる高記録密度化を享有しつつ、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【００２８】
上述した磁気記録方法において、信号の書き込み用の磁界が印加されている時又はこの印加の直後に、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。
【００２９】
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、信号の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垂直磁気記録層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。
【００３０】
また、上述した磁気記録方法において、少なくとも信号の書き込みを行う間、又は少なくともこの書き込みの直後をも含む間、垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド内の電磁コイル素子が備えている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。ここで、この補助磁極層の端部が、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好ましい。
【００３１】
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。本発明によれば、補助磁極層の端部にも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、この端部の磁区構造を安定させることができる。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。
【００３２】
さらにまた、上述した磁気記録方法において、信号の書き込みを垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッドを用いて行い、バイアス磁界の印加を、この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つのバイアス磁界印加手段を用いて行うことが好ましい。
【００３３】
バイアス磁界を印加する際、垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド内のバイアス磁界印加手段を用いることによって、信号の書き込み用の磁界によってまさに形成されつつある、又は形成された直後の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非常に容易になる。この際、このようなバイアス磁界の印加を実現するために、バイアス磁界印加手段は、前後方向における位置関係において、主磁極層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。
【００３４】
ここで、１つのバイアス磁界印加手段が、バイアス磁極層と、このバイアス磁極層に磁束を誘導するためのバイアスコイル層とを備えており、バイアス磁界の印加を、このバイアスコイル層に通電することによって行うことが好ましい。また、バイアス磁界の印加を、このバイアス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、少なくとも１つの磁極部が左右方向において対向する２つの磁極部であって、この２つの磁極部によって、左右方向又は略左右方向のバイアス磁界を印加することがより好ましい。
【００３５】
一般に、垂直磁気記録媒体においては、軟磁性裏打ち層の下層面に接面するように磁化配向層が形成されており、この磁化配向層によって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磁区構造の安定を図っている。磁化配向層は一般に反強磁性層であり、トラック幅方向の磁気異方性の付与を反強磁性の強い磁気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、磁気ディスク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っていた。これに対して、バイアス磁界印加素子内の、左右方向において対向する２つの磁極部を用いて、軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加すれば、このバイアス磁界は、磁化配向膜による磁化バイアスと協働し、より有効に磁気異方性を付与することが可能となる。
【００３６】
さらにまた、上述した磁気記録方法において、バイアスコイル層に直流又は一つの極性のみを有するパルス電流を流すことによって、直流のバイアス磁界又はパルス状のバイアス磁界を印加することが好ましい。いずれのバイアス磁界によっても、軟磁性裏打ち層の所定の部分に対して、確実に所定の大きさを有する一軸性の磁気異方性を付与することができる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の垂直磁気記録方式による磁気記録方法によれば、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させて、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みが可能となる。
【００３８】
さらに、本発明の垂直磁気記録方式による磁気記録方法によれば、ディスクリートトラックを備えた磁気ディスク又はパターンドメディアに対して、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させて、再生時のスパイク状ノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
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。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態において使用す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。
【００４１】
図１に示すように、薄膜磁気ヘッド（スライダ）１０は、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ１１と、素子形成面１２上に形成された磁気ヘッド素子１３と、素子形成面１２上に形成されており磁気ヘッド素子１３に接続された４つの信号端子電極１７及び２つの駆動端子電極１８とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子１３は、読み出し用のＭＲ効果素子１４と、書き込み用の電磁コイル素子１５と、後述する磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を付与するためのバイアス磁界印加素子１６とから構成されている。ここで、４つの信号端子電極１７は、ＭＲ効果素子１４及び電磁コイル素子１５に接続されており、２つの駆動端子電極１８は、バイアス磁界印加素子１６に接続されている。
【００４２】
さらに、これらの端子電極１７及び１８は、配線部材１９を介して、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バイアス磁界の印加とを制御するための記録再生及びバイアス磁界制御回路２０に接続されている。
【００４３】
図２は、図１に示した磁気ヘッド素子１３を素子形成面１２側から透視的に見た平面図である。
【００４４】
図２によれば、素子形成面１２上に、ＭＲ効果素子１４、電磁コイル素子１５及びバイアス磁界印加素子１６が形成されている。ここで、バイアス磁界印加素子１６は、バイアス磁極層１６０と、バイアス磁極層１６０に磁束を誘導するためのバイアスコイル層１６１とを備えている。このバイアスコイル層１６１に通電することによって、バイアス磁極層１６０の端部であるバイアス磁極部１６０ａの間に磁界が発生する。この磁界が、後述する磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層に付与されるバイアス磁界となる。なお、バイアス磁界印加素子１６によって、電磁コイル素子１５の主磁極層の端部１５０ａ、及び電磁コイル素子１５の補助磁極層の端部であるトレーリングシールド部１５５０にも磁界を印加することができる。すなわち、バイアス磁界印加素子１６は、後述するように、それぞれ主磁極層端部の消磁用及びトレーリングシールド部の磁区構造安定用として使用可能である。
【００４５】
図３は、本発明の一実施形態である磁気記録方法において、バイアス磁界印加素子１６から発生する磁界を利用して、磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層３０２にバイアス磁界を印加することを説明するための概略図である。なお、図を見易くするために、電磁コイル素子の補助磁極層は省略されている。また、同図においては、磁気ディスク３０の断面図も併せて示している。
【００４６】
最初に、同図を用いて、本実施形態に用いる磁気ディスク３０について説明する。磁気ディスク３０は、基板３００上に、磁化配向層３０１と、磁束路の一部として働く軟磁性裏打ち層３０２と、中間層３０３と、垂直磁気記録層３０４と、保護層３０５とを順次積層した多層構造となっている。磁化配向層３０１は、軟磁性裏打ち層３０２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３０２の磁区構造を安定させて、再生出力波形におけるスパイク状ノイズの抑制を図っている。また、中間層３０３は、垂直磁気記録層３０４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。
【００４７】
次いで、磁気ディスク３０について各層の構成を説明する。基板３００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３０１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３０２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３０３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３０３は、垂直磁気記録層３０４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３０４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３０５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。
【００４８】
ここで、磁化配向層３０１は、上述したよう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磁気異方性によって行っている。このため、磁化配向層３０１のみによって、磁気ディスク３０の全面において軟磁性裏打ち層３０２の磁区構造を安定させることはかなり困難となっている。
【００４９】
これに対して、同図によれば、バイアス磁界印加素子１６のバイアス磁極部１６０ａ間に発生した磁界が、軟磁性裏打ち層３０２に及び、バイアス磁界３１として同層に作用する。このバイアス磁界３１によって、軟磁性裏打ち層３０２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、バイアス磁界３１は、磁化配向膜３０１による磁化バイアスと協働する形となる。従って、バイアス磁界３１の方向は、磁化配向膜３０１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。このため、２つのバイアス磁極部１６０ａは、互いに左右方向（トラック幅方向）において対向する位置に設置されている。
【００５０】
ここで、バイアス磁界３１の印加は、バイアス磁界３１が印加される軟磁性裏打ち層３０２の部分の直上に位置する磁気記録層３０４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３１が印加されても、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ノイズが発生してしまう。このようなノイズを防止すべく、信号の書き込みがなされると同時に、又はその直後にバイアス磁界を印加するために、２つのバイアス磁極部１６０ａ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１５０ａ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、後に示す図４において説明するように、バイアス磁極部１６０ａは、主磁極層１５０及びその端部１５０ａ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１５５０と同程度の位置に設置されている。
【００５１】
以上述べたように、バイアス磁界印加素子１６を用いて書き込み動作中又は書き込み直後をも含む間に軟磁性裏打ち層３０２にバイアス磁界３１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、軟磁性裏打ち層３０２の磁区構造のばらつきを抑制することができるので、同層の磁気特性のロバストネスが補償されて、より信頼性の高いＨＤＤを提供することができる。
【００５２】
なお、バイアス磁界３１の大きさは、垂直磁気記録層３０４内の記録ビットの状態及び書き込み中の主磁極層端部１５０ａの磁化状態に悪影響を与えることなく、軟磁性裏打ち層３０２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。
【００５３】
また、バイアス磁界印加素子１６を用いることによって、磁化配向層が存在せず軟磁性裏打ち層が予め磁気異方性を付与されていない磁気ディスクにおいても、再生時のスパイクノイズが低減される良好なデータ信号の書き込みが実現する。
【００５４】
以上、バイアス磁界の印加による磁区構造の安定化について説明したが、次いで、バイアス磁界印加素子１６を用いた主磁極層端部の消磁について説明する。
【００５５】
一般に、データ信号の書き込み後、主磁極層の端部１５０ａ内においては、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大きい場合、磁気ディスク上に形成された記録ビットが消去又は改変されてしまうポールイレージャが発生する。これに対して、図３において、バイアス磁極部１６０ａの間に発生した磁界のうち、電磁コイル素子１５の主磁極層の端部１５０ａを通過する磁界３２は、この端部１５０ａの消磁用磁界として使用することができる。すなわち、端部１５０ａに左右方向（トラック幅方向）の磁界３２が印加されると、端部１５０ａの残留磁化が消滅又は減少して、端部１５０ａ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。
【００５６】
図４は、図１に示した磁気ヘッド素子１３における、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【００５７】
図４によれば、スライダ基板１００上に、ＭＲ効果素子１４と、素子間シールド層６２と、電磁コイル素子１５及びバイアス磁界印加素子１６とが、順次形成されている。バイアス磁界印加素子１６におけるバイアス磁極層１６０の端部であるバイアス磁極部１６０ａは、主磁極層１５０及びその端部１５０ａ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１５５０を挟み込む位置に設置されている。なお、バイアス磁極部１６０ａは、他のバイアス磁極層１６０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。そのため、バイアス磁極部１６０ａからの磁界は、磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層及び主磁極層１５０の端部１５０ａのみならず、トレーリングシールド部１５５０にも印加可能となる。
【００５８】
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。そこで、トレーリングシールド部１５５０にも左右方向（トラック幅方向）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、トレーリングシールド部１５５０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。
【００５９】
図５は、図１に示したバイアス磁界印加素子１６における、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００６０】
図５によれば、後述するギャップ層１５１上に、複数の第１のバイアスコイル部１６１０と、第１のバイアスコイル絶縁層５０と、バイアス磁極層１６０と、第２のバイアスコイル絶縁層５１と、複数の第２のバイアスコイル部１６１１と、被覆層５２とが、順次積層されている。ここで、各第１のバイアスコイル部１６１０と各第２のバイアスコイル部１６１１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のバイアスコイル部１６１０及び複数の第２のバイアスコイル部１６１１は、バイアス磁極層１６０の周りに巻かれたバイアスコイル層１６１を形成している。なお、同図におけるバイアスコイル層１６１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。
【００６１】
次いで、同じく図５を用いて、バイアス磁界印加素子１６の構成を詳述する。バイアス磁極層１６０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のバイアスコイル部１６１０及び第２のバイアスコイル部１６１１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のバイアスコイル絶縁層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のバイアスコイル絶縁層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。
【００６２】
図６は、図１に示した磁気ヘッド素子１３における、図２のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図６におけるコイルの巻き数は図を簡略化するため、図２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６においては、磁気ディスク３０の断面図も併せて示している。
【００６３】
図６において、１００はスライダ基板であり、ＡＢＳ１１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３０ａ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１００のＡＢＳ１１を底面とした際の一つの側面である素子形成面１２に、読み出し用のＭＲ効果素子１４と、書き込み用の電磁コイル素子１５及びバイアス磁界印加素子１６（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。
【００６４】
ＭＲ効果素子１４は、ＭＲ積層体１４２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１４０及び上部シールド層１４４とを含み、非常に高い感度で垂直磁気記録用の磁気ディスク３０からの信号磁界を感知する。
【００６５】
電磁コイル素子１５は、主磁極層１５０、ギャップ層１５１、補助磁極層１５５及びコイル層１５３を含む。主磁極層１５０は、コイル層１５３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３０の垂直磁気記録層３０４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１５３は、主磁極層１５０及び補助磁極層１５５の間を通過する層のみであってもよい。
【００６６】
主磁極層１５０は、主磁極補助層１５００及び主磁極主要層１５０１から構成されている。ここで、主磁極層１５０のヘッド端面１１０側の端部１５０ａにおける前後方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層１５０１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。また、補助磁極層１５５のヘッド端面１１０側の端部は、補助磁極層１５５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１５５０になっている。ここで、ギャップ層１５１は、主磁極層１５０とトレーリングシールド部１５５０の端部１５５０ａとの間に形成されるトレーリングシールドギャップ長を規定する。
【００６７】
磁束６５は、主磁極層１５０の端部１５０ａから始まって非常に高い磁束密度で磁気ディスク３０内の垂直磁気記録層３０４を通過し、軟磁性裏打ち層３０２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１５５０へ帰ってくる。一方、主磁極層１５０及び補助磁極層１５５は、ヘッド端面１１０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１５０と補助磁極層１５５とは、環状磁束路を形成することになる。
【００６８】
なお、補助磁極層１５５にトレーリングシールド部１５５０を設けることによって、トレーリングシールド部１５５０の端部１５５０ａと主磁極層１５０の端部１５０ａ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。
【００６９】
なお、本発明の実施形態に使用する垂直磁気記録用薄膜磁気ヘッド及び磁気ディスクは、当然に上述した形態に限定されるものではない。例えば、上述した形態のバイアス磁界印加素子においては、２つのバイアス磁界印加用の磁極部が主磁極層の端部及びトレーリングシールド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、バイアス磁界印加素子によって、磁気ディスクの軟磁性裏打ち層に左右方向（トラック幅方向）のバイアス磁界が印加することができる構成であればよい。この場合、バイアス磁界の印加が目的であるので、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。
【００７０】
図７（Ａ）は、本発明の一実施形態において使用する、図１に示した記録再生及びバイアス磁界制御回路２０の回路構成を示すブロック図である。また、図７（Ｂ）は、この回路構成のうちバイアス磁界印加素子にバイアス電流を供給する回路を示すブロック図である。
【００７１】
図７（Ａ）において、７０はホストインターフェース、７１は記録再生制御ＬＳＩ、７２は記録再生アンプ、７３はプリアンプ、７４はサーボ制御回路、７５はデジタル信号プロセッサ、７６は位置決めドライバ、７７はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）駆動回路、７８はスピンドルドライバをそれぞれ示している。
【００７２】
また、７９は、駆動アーム８０及びその先端部に取り付けられたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）８１を、ピボットベアリング軸を中心にして角揺動させるＶＣＭ、８２は、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータである。ＨＧＡ８１には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）１０が、磁気ディスク３０の表面に対向するように設けられている。ここで、磁気ディスク３０、駆動アーム８０、ＨＧＡ８１及びスライダ１０は、単数であってもよく、複数設けられていてもよい。
【００７３】
記録再生制御ＬＳＩ７１から出力される記録データは、記録再生制御ＬＳＩ７１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７２を介してプリアンプ７３へ供給される。プリアンプ７３は、この記録データに従って薄膜磁気ヘッド１０の電磁コイル素子に書き込み電流を流し、磁気ディスク３０上に書き込みを行う。
【００７４】
また、記録再生制御ＬＳＩ７１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１０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７３で増幅復調されて再生データとして記録再生アンプ７２を介して記録再生制御ＬＳＩ７１に出力される。
【００７５】
さらに、記録再生制御ＬＳＩ７１から出力されるバイアス磁界制御信号が磁界印加動作を指示すると、直流であるバイアス電流がプリアンプ７３内の電源によって、バイアス磁界印加素子のバイアスコイル層１６１に流される（図７（Ｂ））。このバイアス電流によって、磁気ディスク内の軟磁性裏打ち層にバイアス磁界が印加される。この際、書き込み動作中又はこの書き込み直後をも含む間にバイアス磁界を印加するために、まず、サーボ制御信号を受けたサーボ制御回路７４及びデジタル信号プロセッサ７５から、位置決めドライバ７６にＶＣＭ制御信号が出力され、ＶＣＭ駆動回路７７によってＶＣＭ７９が駆動される。このＶＣＭ７９の駆動によって薄膜磁気ヘッド１０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７８によって駆動されているスピンドルモータ８２の動きと連動させて薄膜磁気ヘッド１０によって磁気ディスクのデータ領域に書き込み動作を行っている間又はこの書き込み直後をも含む間に、バイアス磁界制御信号が磁界印加動作を指示する。これによりバイアス磁界を印加することが可能となる。この際、磁気ディスク３０上に存在するデータ情報が消去又は改変されないように、バイアス磁界強度が調整される。
【００７６】
なお、本発明の実施に使用されるバイアス磁界印加素子１６を用いて、上述したように、電磁コイル素子の主磁極層に消磁用の磁界を印加することも可能である。この際、消磁用磁界によって磁気ディスク３０上に存在するデータ情報及びサーボ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、この主磁極層の端部が、磁気ディスク３０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。すなわち、スピンドルドライバ７８によって駆動されているスピンドルモータ８２の動きと連動させて薄膜磁気ヘッド１０による書き込み動作を行った後に、所定時間、消磁用磁界が印加される。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が行われる。
【００７７】
また、上述したように、バイアス電流の電源をプリアンプ７３に持たせたのは、実際に印加すべきバイアス磁界強度は、数十〜数百Ｏｅ（数〜数十ｋＡ／ｍ）程度であり、バイアス電流の電源にはそれほど大きな容量を必要としないからである。一方、上述した消磁用の消磁電流の電源も同様にプリアンプ７３に持たせてもよい。これは、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。このようにバイアス電流及び消磁電流の電源をプリアンプ７３に持たせることは、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。
【００７８】
なお、記録再生及びバイアス磁界制御回路２０の回路構成は、図７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。バイアス電流の電源を独立して設けることも可能である。また、バイアス電流として、直流だけではなく一つの極性のみを有するパルス電流等を用いることも可能である。
【００７９】
ここで、上述した磁気ディスク上のデータ領域、サーボ領域及びギャップ部の説明を行う。図８（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８（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。
【００８０】
図８（Ａ）において、一般に、磁気ディスク３０上には、データ領域８３と、このデータ領域８３の境界をなすサーボ領域８４とが設けられている。データ領域８３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８４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８４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。
【００８１】
図８（Ｂ）によれば、サーボ領域８４は、主にＩＳＧ（Initial Signal Gain）部８６、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８６、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。
【００８２】
なお、後述するディスクリートトラックを備えた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備えた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。
【００８３】
一方、データ領域８３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８３の最後のデータセクタ８７と次のサーボ領域８３のＩＳＧ部８６との間には、ギャップ部８５が存在している。このギャップ部８５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８５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。
【００８４】
以下に、本発明によるバイアス磁界印加素子を用いて、磁気ディスク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できる磁気記録方法を説明する。
【００８５】
図９及び図１０は、それぞれ、バイアス磁界印加素子を用いた本発明による磁気記録方法の一実施形態を説明するためのタイムチャートである。
【００８６】
図９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９０によって、データ領域にデータ信号の書き込みを行う。
【００８７】
一方、データ信号の書き込み電流９０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電流９１が、プリアンプ７３（図７（Ｂ））の電源を用いてバイアス磁界印加素子に供給される。
【００８８】
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。
【００８９】
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、本実施形態においては、データ信号の書き込み電流９０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、バイアス磁界電流９１を通電する。これにより、書き込み用の磁界によってまさに形成されつつある又は形成された直後の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、バイアス磁界が印加される。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。
【００９０】
同図によれば、バイアス電流の印加は、データ信号の書き込み電流９０がゼロとなり、データ領域への書き込みが終了した時点で終了している。しかしながら、他の実施形態として、データ領域への書き込み終了後も、バイアス電流９１´（破線）を印加して、非書き込み時においてもバイアス磁界を軟磁性裏打ち層に印加してもよい。この場合も、磁気ディスク３０上に存在するサーボ情報が消去又は改変されないように、バイアス磁界強度が調整される。
【００９１】
さらに、図１０に示したように、データ信号の書き込み電流１０００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、消磁電流１００２が供給されてもよい。なお、消磁電流１００２は、同図において示したような振幅が時間と共に減衰する交流でもよいが、直流、通常の交流又はパルス電流でもよい。
【００９２】
以上に述べた磁気記録方法は、磁気ヘッド素子とは別に専用に設けられたバイアス磁界印加手段を用いることによって適切に実施可能となる。このようなバイアス磁界印加手段については、種々の異なった形態が考えられる。しかしながら、バイアス磁界の印加を、書き込み動作と並行して独立に行うことを可能にする手段を用いて、少なくともデータ信号の書き込み中に軟磁性裏打ち層にバイアス磁界を印加するならば、本発明の範囲内である。
【００９３】
次に、ディスクリートトラックを備えた磁気ディスクを用いた場合の、本発明によるバイアス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備えた磁気ディスクは、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。
【００９４】
図１１及び図１２は、それぞれ、本発明の一実施形態に使用す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備えた垂直磁気記録用の磁気ディスク３０´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。
【００９５】
図１１によれば、磁気ディスク３０´においては、垂直磁気記録層３０４´及び中間層３０３´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１１００によって分断されることによって、複数のディスクリートトラック１１０１が形成されている。このようなディスクリートトラック１１０１を備えた磁気ディスク３０´は、主磁極層の端部１５０ａ´からの書き込み磁界が、非磁性離隔層１１００を介して直下の軟磁性裏打ち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。
【００９６】
このようなディスクリートトラック１１０１を備えた磁気ディスク３０´においても、図３及び図６に示した磁気ディスク３０と同様に、磁化配向層３０１´が、軟磁性裏打ち層３０２´に対して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。従って、この磁化配向層３０１´のみによって、磁気ディスク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がかなり困難であることも、上述の磁気ディスク３０と同様である。
【００９７】
これに対して、図１１のように、バイアス磁界印加素子１６´を用いて、左右方向（トラック幅方向）にバイアス磁界１１０２を印加することによって、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることができる。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、ディスクリートトラックによる高トラック密度化を享有しつつ、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。なお、非磁性離隔層１１００によって、垂直磁気記録層３０４´のみが分断されてディスクリートトラックを形成している態様においても、上述した態様と全く同様に、磁区構造の安定化が可能である。
【００９８】
ついで、ディスクリートトラックを備えた磁気ディスクの他の形態を説明する。図１２によれば、垂直磁気記録層３０４´´、中間層３０３´´、及び軟磁性裏打ち層３０２´´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１２００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１２０１が形成されている。
【００９９】
ここで、軟磁性裏打ち層３０２´´の層厚方向における一部が、非磁性離隔層１２００によって分断されているため、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３０２´´においては、磁化配向層３０１´´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磁化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３０２´´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。
【０１００】
これに対して、図１２のように、バイアス磁界印加素子１６´´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１２０２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、ディスクリートトラックによる高トラック密度化を享有しつつ、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【０１０１】
以上、本発明による磁気記録方法において、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備えた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、磁気記録媒体として、垂直磁気記録用のパターンドメディアを用いた場合にも、本発明を実施することができることは明らかであり、以下にこのことを説明する。ここで、パターンドメディアは、トラック間が磁気的に分離しているだけではなく、トラック内のビット間もまた磁気的に分離している磁気記録媒体である。すなわち、この媒体は、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、ディスクリートトラックを備えた磁気ディスク以上の高記録密度化を達成する可能性を有している。
【０１０２】
図１３は、本発明の一実施形態に使用する垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドと、パターンドメディア３０´´´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。
【０１０３】
図１３によれば、垂直磁気記録層３０４´´´、中間層３０３´´´、及び軟磁性裏打ち層３０２´´´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１３００ａにより分断されることによって、複数のディスクリートトラック１３０１が形成され、さらに、この複数のディスクリートトラック１３０１の各々が、多数の非磁性離隔部１３００ｂにより分断されることによって、多数の垂直磁気記録部１３０２が形成されている。この多数の垂直磁気記録部１３０２は、非常に微細な磁性パターンとなっており、それぞれ１つの記録ビットに対応している。このような垂直磁気記録部１３０２を備えたパターンドメディア３０´´´は、主磁極層の端部１５０ａ´´´からの書き込み磁界が、非磁性離隔層１３００ａ及び非磁性離隔部１３００ｂを介して直下の軟磁性裏打ち層に吸収され易くなるため、隣接する記録ビットに広がり難くなるという非常に大きな利点を有する。なお、非磁性離隔層１３００ａ及び非磁性離隔部１３００ｂは、非磁性離隔層１３００として同一成膜工程に基づいて形成可能である。
【０１０４】
このような垂直磁気記録部１３０２を備えたパターンドメディア３０´´´においても、図３及び図６に示した磁気ディスク３０と同様に、磁化配向層３０１´´´が、軟磁性裏打ち層３０２´´´に対して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。従って、この磁化配向層３０１´´´のみによって、磁気ディスク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がかなり困難であることも、上述の磁気ディスク３０と同様である。
【０１０５】
これに対して、図１３のように、バイアス磁界印加素子１６´´´を用いて、左右方向（トラック幅方向）にバイアス磁界１３０３を印加することによって、軟磁性裏打ち層の磁区構造を安定させることができる。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、パターンドメディアによる高記録密度化を享有しつつ、低ノイズの良好な磁気記録が達成可能となる。
【０１０６】
ここで、パターンドメディアとして、上述した形態以外に、形状や大きさを人工的にそろえた単磁区構造体、例えば微粒子がアレイ状に配置しているものが挙げられる。これらの場合、各パターン又は微粒子を1ビットとして記録を行う。このパターンドメディアにおいても、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備えた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バイアス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。
【０１０７】
（実施例）
以下、図１２に示した形態を有するディスクリートトラックを備えた磁気ディスクを備えたＨＤＤにおいて、本発明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。
【０１０８】
最初に、図１２を用いて、本実施例に用いたディスクリートトラックを備えた磁気ディスク３０´´の構成を説明する。ディスク基板３００´´として、１インチ径のガラス基板を用いた。磁化配向層３０１´´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３０２´´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３０２´´の保磁力は、１０Ｏｅ（０.８０ｋＡ／ｍ）であった。また、この軟磁性裏打ち層３０２´´に対して、磁界中でのアニール処理を行い、磁化配向層３０１´´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３０３´´には、厚さ１０ｎｍの非磁性のＣｏＣｒを用いた。垂直磁気記録層３０４´´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３０４´´の垂直磁気異方性定数Ｋｕは、２×１０６erg/ccであった。
【０１０９】
ディスクリートトラック１２０１を形成するための非磁性離隔層１２００には、非磁性材料であるＳｉＯ２を用いた。この非磁性離隔層１２００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３０２´´に達しており、軟磁性裏打ち層３０２´´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１２００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１２においては、保護層、潤滑剤層は省略されている。
【０１１０】
ディスクリートトラック１２０１のトラックピッチを１５０ｎｍとし、磁気記録層３０４´´を含む凸部の頂辺の長さを１００ｎｍとし、非磁性離隔層１２００が埋め込まれている凹部の底辺の長さを３０ｎｍとした。
【０１１１】
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端部の左右方向（トラック幅方向）の幅は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、面内通電型巨大磁気抵抗（ＣＩＰ−ＧＭＲ）効果素子を用いた。同素子のトラック幅は１１０ｎｍとした。
【０１１２】
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、バイアス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。
【０１１３】
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備えた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。
【０１１４】
図１４は、本実施例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。
【０１１５】
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、本発明によるバイアス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。
【０１１６】
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ている。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ている。
【０１１７】
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】
【０１１８】
【図１】本発明の一実施形態において使用す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２】図１に示した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３】本発明の一実施形態である磁気記録方法において、軟磁性裏打ち層へのバイアス磁界の印加を説明するための概略図である。
【図４】図１に示した磁気ヘッド素子における、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図１に示したバイアス磁界印加素子における、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図１に示した磁気ヘッド素子における、図２のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本発明の一実施形態において使用する、図１に示した記録再生及びバイアス磁界制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図８】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９】バイアス磁界印加素子を用いた本発明による磁気記録方法の一実施形態を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】バイアス磁界印加素子を用いた本発明による磁気記録方法の一実施形態を説明するためのタイムチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態に使用す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備えた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１２】本発明の一実施形態に使用す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備えた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１３】本発明の一実施形態に使用する垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドと、パターンドメディアとの構成を示す概略図である。
【図１４】本実施例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】
【０１１９】
１０  薄膜磁気ヘッド（スライダ）
１００  スライダ基板
１１  ＡＢＳ
１１０  ヘッド端面
１２  素子形成面
１３  磁気ヘッド素子
１４  ＭＲ効果素子
１４０  下部シールド層
１４２  ＭＲ効果層
１４４  上部シールド層
１５  電磁コイル素子
１５０  主磁極層
１５０ａ、１５０ａ´、１５０ａ´´、１５０ａ´´´  主磁極層の端部
１５００  主磁極補助層
１５０１  主磁極主要層
１５１  ギャップ層
１５３  コイル層
１５５  補助磁極層
１５５０  トレーリングシールド部
１５５０ａ  トレーリングシールド部の端部
１６、１６´、１６´´、１６´´´  バイアス磁界印加素子
１６０  バイアス磁極層
１６０ａ、１６０ａ´、１６０ａ´´、１６０ａ´´´  バイアス磁極部
１６１  バイアスコイル層
１６１０  第１のバイアスコイル層
１６１１  第２のバイアスコイル層
１７  信号端子電極
１８  駆動端子電極
１９  配線部材
２０  記録再生及びバイアス磁界制御回路
３０  磁気ディスク
３００  基板
３０１、３０１´、３０１´´、３０１´´´  磁化配向層
３０２、３０２´、３０２´´、３０２´´´  軟磁性裏打ち層
３０３、３０３´、３０３´´、３０３´´´  中間層
３０４、３０４´、３０４´´、３０４´´´  垂直磁気記録層
３０５  保護層
３０ａ  磁気ディスク表面
３１、１１０２、１２０２、１３０３  バイアス磁界
３２  消磁用磁界
５０  第１のバイアスコイル絶縁層
５１  第２のバイアスコイル絶縁層
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
６５  磁束
７０  ホストインターフェース
７１  記録再生制御ＬＳＩ
７２  記録再生アンプ
７３  プリアンプ
７４  サーボ制御回路
７５  デジタル信号プロセッサ
７６  位置決めドライバ
７７  ＶＣＭ駆動回路
７８  スピンドルドライバ
７９  ＶＣＭ
８０  駆動アーム
８１  ＨＧＡ
８２  スピンドルモータ
８３  データ領域
８４  サーボ領域
８５  ギャップ部
８６  ＩＳＧ部
８７  最後のデータセクタ
９０、１０００  書き込み電流
９１、１００１  バイアス電流
９１´  バイアス電流
１００２  消磁電流
１１００、１２００、１３００、１３００ａ  非磁性離隔層
１１０１、１２０１  ディスクリートトラック
１３００ｂ  非磁性離隔部
１３０２  垂直磁気記録部
【図１】
2006216198.tif 000003
【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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