(57)【要約】【課題】磁気テープを用いてＴＢ級データストレージが実現可能なヘリカルテープシステムを提供する。【解決手段】長尺状の非磁性支持体上に斜め蒸着により形成された磁性層を有する磁気テープ３について、ＧＭＲヘッド（再生ヘッド）１２ａ，１２ｂによりヘリカルスキャン方式で信号を再生するヘリカルテープシステム１において、ＧＭＲヘッド１２ａ，１２ｂのトラック幅は０．５μｍ以上、０．８μｍ以下であり、シールド間距離は０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下、感度は１８６２μＶp-p以上であることを特徴とする。【選択図】図１
2006079672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の非磁性支持体上に斜め蒸着により形成された磁性層を有する磁気記録媒体について、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによりヘリカルスキャン方式で信号を再生するヘリカルテープシステムにおいて、
前記磁気抵抗効果型の磁気ヘッドのトラック幅は０．５μｍ以上、０．８μｍ以下であり、シールド間距離は０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下、感度は１８６２μＶp-p以上であることを特徴とするヘリカルテープシステム。
【請求項２】
前記磁性層の膜厚は、３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルテープシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＢ（テラバイト）級の大記憶容量のデータストレージとなるヘリカルテープシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータやインターネットの発達に伴い扱う情報量も格段に増加してきているが、これに伴いそれらの情報のバックアップなどデータストレージに用いられる記録装置の高容量化が必要となってきている。ここで記憶装置としてはＨＤＤやストレージテープが挙げられ、その高容量化を促進するためには面記録密度を上げる必要がある。また、この面記録密度を上げるためには記録波長を狭める方法で線記録密度を高めたり、トラックピッチを狭めてトラック方向の密度を上げたりする方法がある。
【０００３】
テープストリーマーでは、記録再生方式としてＤＤＳやＡＩＴに見られるビデオタイプと同じヘリカルスキャン方式と、デジタルリニアテープ（ＤＬＴ）やリニアテープオープン（ＬＴＯ）などに見られる、磁気ヘッドをテープ幅方向に複数ならべ長尺形状の磁気テープに対して長手方向に摺動させて信号がリニアにデジタル記録再生されるリニア方式の２種類がある。
【０００４】
また上述した記録密度を高める手段として、メタル磁性粉を塗布するＭＰテープよりも線記録密度が飛躍的に高いＣｏ系の斜め蒸着磁気テープが用いられるようになり、線記録密度だけでなく記録容量も伸びてきている。
【０００５】
上記斜め蒸着磁気テープは、記録密度の高さから今後はバックアップやアーカイブとしての利用方法であるテープストリーマーの主流となりつつある。なお、斜め蒸着磁気テープの磁性層は、斜方蒸着技術を利用した反応性真空蒸着法によって形成されていることから、磁性層のカラム傾斜方向（磁化容易方向）は、面内方向ではなく、面内から傾いた斜方方向となっており、そのために信号記録を行う磁気ヘッドの走行方向によって、高出力となる方向（正方向）と低出力となる方向（逆方向）が存在することが知られている。このため、斜め蒸着磁気テープをリニア方式の記録再生方式に適用する検討が行われている（例えば、特許文献１参照。）が、主に走行方向を一定方向で使用するヘリカルシステムに適用されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−５９００７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、いまや数百ＧＢという大容量を持つＨＤＤも出現してきており、費用がかかることが問題ではあるが、それをＲＡＩＤで繋いで巨大なデータバックアップシステムが構築できるようになってきている。これに対して、磁気テープはカセット容量に対する記録容量が大きいことが特徴ではあるが、上述のＨＤＤのようにいまや数百ＧＢが一つのＨＤＤで実現される現在では、磁気テープを用いるシステムとしての容量はそれ以上の容量が要求とされ、ＴＢ級のテープストレージとしての実現が急務となっている。
【０００８】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、磁気テープを用いてＴＢ級データストレージが実現可能なヘリカルテープシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために提供する請求項１の発明は、長尺状の非磁性支持体上に斜め蒸着により形成された磁性層を有する磁気記録媒体について、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによりヘリカルスキャン方式で信号を再生するヘリカルテープシステムにおいて、前記磁気抵抗効果型の磁気ヘッドのトラック幅は０．５μｍ以上、０．８μｍ以下であり、シールド間距離は０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下、感度は１８６２μＶp-p以上であることを特徴とするヘリカルテープシステムである。
【００１０】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁性層の膜厚は、３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下であることを特徴とするヘリカルテープシステムである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、１ＴＢ以上の記憶容量を有するデータストレージシステムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
発明者は、本発明を開発するに当たって、ＴＢ級の記憶容量をもつヘリカルテープストレージシステムを実現するためのメディア（磁気テープ）と再生ヘッドの条件について検討を行った。
【００１３】
まず、記録容量の目安として上げられるのが面記録密度であるが、これは線記録密度とトラックピッチにより決定されるものである。トラックピッチを狭くするということは信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ比）の劣化を招くため、これを補うにはメディアそのもののキャリア対ノイズ比（Ｃ／Ｎ比）を上げる必要があった。
【００１４】
それに対して、線記録密度を伸ばすことは磁気テープの周波数特性を伸ばすことももちろん必要となってくるが、再生ヘッドの周波数特性が磁気テープの周波数特性に追いつかない場合は再生ヘッドの周波数特性に依存されることとなる。このため線記録密度を伸ばすことは再生ヘッドの周波数特性を伸ばすことも重要なファクターとなる。このような再生ヘッドの周波数特性を伸ばす方法として、異方性磁気抵抗効果型ヘッド（ＡＭＲヘッド）若しくは巨大磁気抵抗効果型ヘッド（ＧＭＲヘッド）のような磁気抵抗効果型の磁気ヘッドの場合にはシールド間距離を狭くするという方法が取られる。
【００１５】
すなわち、年々システムの面記録密度が上昇しているが、そのマイグレーションとしては狭トラックピッチ化と高線記録密度化が順々に行われているのが現状であった。また、この時トラック幅を狭くするとＳ／Ｎ比が劣化するため、磁気テープのＣ／Ｎ比を下げるよう方向で開発が進み、高線記録密度化では周波数特性を伸ばす方向で開発が進められている。また、この高線記録密度化では周波数特性を伸ばすために、磁気テープでは磁性層の膜厚を薄くする薄層化が進み、同時に保磁力Ｈｃも上げることが検討されていた。また再生ヘッドの側ではＡＭＲヘッドやＧＭＲヘッドでは従来のメタルのリングヘッドのギャップ長の様にシールド間距離が周波数特性を伸ばすキーポイントとなっていた。
【００１６】
このようにテープシステムでの周波数特性を上げることは、再生ヘッドと磁気テープの双方の周波数特性を上げることに他ならなく、どちらが劣ってもシステムとしての周波数特性を上げることは困難である。また単純に周波数特性だけを上げてもデータを取り出すときのイコライザー後に波形として見えなければ意味が無い。磁気記録での波形は波長が短くなると干渉により正弦波になり、波長がさらに短くなると正弦波の波形で出力が低下していく。この時、出力レベルとノイズレベルが近くなると出力波形として区別がつかなくなると、エラーレートは取れなくなってしまう。
発明者はこれらの考え方を踏まえてヘリカルテープシステムにおける高容量化の検討を行い、本発明を成すに至った。
【００１７】
以下に、本発明に係るヘリカルテープシステムの実施の形態について説明する。
図１は、本発明に係るヘリカルテープシステムの構成例を示す概略図である。
このヘリカルテープシステム１は、ヘリカルスキャン方式によってテープカセット２に収納された磁気テープ３に対して情報信号の記録又は再生を行うものであり、テープカセット２には、磁気テープ３を供給するための供給リール４と、この供給リール４から供給された磁気テープ３を巻き取るための巻取リール５とが回転可能に設けられている。
【００１８】
ヘリカルテープシステム１は、テープカセット２を着脱可能とする装置本体６を備え、この装置本体６には、テープカセット２のローディング時に供給リール４と巻取リール５との間で磁気テープ３の引き回しを行う複数のガイドローラ７ａ〜７ｆが設けられている。
【００１９】
また、ガイドローラ７ｅとガイドローラ７ｆとの間には、テープ走行手段として、磁気テープ３が掛け合わされるピンチローラ８と、このピンチローラ８と共に磁気テープ３を挟み込むキャップスタン９と、このキャップスタン９を回転駆動するキャップスタンモータ１０とが設けられている。そして、磁気テープ３は、ピンチローラ８とキャップスタン９との間に挟み込まれた状態で、キャップスタンモータ１０によりキャップスタン９が図１中矢印Ａ方向に回転駆動されることによって、図１中矢印Ｂ方向に一定の速度及び張力で走行するようになされている。
【００２０】
また、ガイドローラ７ｃとガイドローラ７ｄとの間には、記録再生手段として、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂ及び一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂが搭載されたヘッドドラム１３が設けられている。磁気テープ３は、上述した複数のガイドローラ７ａ〜７ｆによってテープカセット２から引き出され、このヘッドドラム１３に略１８０゜の角度範囲でヘリカル状に巻き付けられた状態で、図１中矢印Ｂ方向に走行される。
【００２１】
このヘッドドラム１１は、図１及び図２に示すように、上下方向に組み合わされた一組の回転ドラム１４及び固定ドラム１５と、回転ドラム１４を回転駆動する駆動モータ１６とを備え、互いの中心軸を一致させた状態で装置本体６のベースに対してやや斜めに傾斜した状態で配置されている。
【００２２】
このうち、下ドラムを構成する固定ドラム１５は、装置本体６のベースに固定支持されており、その円筒状の外周面１５ａには、磁気テープ３を案内するリードガイド１７が形成されている。磁気テープ３は、このリードガイド１７に沿って回転ドラム１４の回転方向に対して斜めに走行される。
【００２３】
一方、上ドラムを構成する回転ドラム１４は、中心軸を一致させた略同径の固定ドラム１５に対して回転可能に支持されると共に、固定ドラム１５の下方に配置された駆動モータ１６によって、図１及び図２中矢印Ｃ方向に回転駆動される。また、回転ドラム１４の固定ドラム１５と対向する側の外周部には、磁気テープ３に対して信号の記録動作を行う一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂと、磁気テープ３に対して信号の再生動作を行う一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとが取り付けられている。
【００２４】
一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、一対の磁気コアが磁気ギャップを介して接合されると共に、磁気コアにコイルが巻装されてなるインダクティブ型磁気ヘッドである。これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、回転ドラム１４の回転中心に対して互いになす中心角が１８０°となる位置において互いに対向配置されている。また、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、それぞれの記録ギャップが回転ドラム１４の外周面から外部に臨むように、回転ドラム１４の外周面から僅かに突出して設けられている。なお、これら一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、磁気テープ３に対してアジマス記録を行えるように、互いの記録ギャップが磁気テープ３の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。また、一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂは、互いのアジマス角が逆位相となるように設定されている。
【００２５】
一方、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、磁気テープ３からの信号を検出する感磁素子として磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）を備えた磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドという。）である。これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、回転ドラム１４の回転中心に対して互いになす中心角が１８０°となる位置において互いに対向配置されている。また、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、それぞれの再生ギャップが回転ドラム１４の外周面から外部に臨むように、回転ドラム１４の外周面から僅かに突出して設けられている。なお、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、磁気テープ３に対してアジマス記録された信号を再生できるように、互いの再生ギャップが磁気テープ３の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角に応じて斜めとなるように配置されている。また、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、互いのアジマス角が逆位相となるように設定されている。
【００２６】
そして、このヘッドドラム１３では、回転ドラム１４及び固定ドラム１５の外周面１４ａ，１５ａに巻き付けられた磁気テープ３が、図２中矢印Ｂ方向に走行されながら、駆動モータ１６により回転ドラム１４が、図２中矢印Ｃ方向に回転駆動されることによって、この回転ドラム１４に搭載された一対の記録ヘッド１１ａ，１１ｂ及び一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂが磁気テープ３と摺接しながら、信号の記録動作又は再生動作が行われる。
【００２７】
具体的に、記録時には、磁気テープ３に対して、一方の記録ヘッド１１ａが、記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成し、他方の記録ヘッド１１ｂが、この記録トラックに隣接して記録信号に応じた磁界を印加しながら所定のトラック幅で記録トラックを形成する。そして、これら記録ヘッド１１ａ，１１ｂが磁気テープ３に対して繰り返し記録トラックを形成することによって、磁気テープ３に対して連続的に信号を記録することになる。
【００２８】
一方、再生時には、磁気テープ３に対して、一方の再生ヘッド１２ａが、一方の記録ヘッド１１ａにより記録された記録トラックから信号磁界を検出し、他方の再生ヘッド１２ｂが、他方の記録ヘッド１１ｂにより記録された記録トラックから信号磁界を検出する。そして、これら再生ヘッド１２ａ，１２ｂが記録トラックから繰り返し信号磁界を検出することによって、磁気テープ３に記録された信号を連続的に再生することになる。
【００２９】
次に、図３及び図４に示すように、本発明に適用される磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０について説明する。
【００３０】
この磁気抵抗効果型磁気ヘッド２０は、磁気記録媒体からの磁気信号の検出を行う感磁素子として、スピンバルブ膜を利用した巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）を備える、いわゆる巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）である。
【００３１】
このＧＭＲヘッド２０は、電磁誘導を利用して記録再生を行うインダクティブ型磁気ヘッドや異方性磁気抵抗効果型磁気ヘッドよりも感度が高く再生出力が大きいので、高密度記録に適している。したがって、上述したヘリカルテープシステム１では、このようなＧＭＲヘッド２０を一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂに用いることで、より高密度記録化を図ることが可能となっている。
【００３２】
具体的に、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、第１のコア部材２１上に、例えばメッキ法やスパッタ法、蒸着法等の薄膜形成技術によりＧＭＲヘッド２０が形成され、このＧＭＲヘッド２０上に保護膜２２を介して第２のコア部材２３が貼り付けられた構造を有している。また、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、その磁気テープ３と摺接する媒体摺接面２０ａが、図３中矢印Ｂに示す磁気テープ３の走行方向に沿って略円弧状に湾曲した曲面となっている。そして、ＧＭＲヘッド２０は、この媒体摺接面２０ａから外部に臨む再生ギャップが磁気テープ３の走行方向と略直交する方向に対してアジマス角θに応じて斜めとなるように配置されている。
【００３３】
なお、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂは、互いのアジマス角が逆位相となる以外は、同一の構成を有している。したがって、以下の説明では、これら一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂをまとめてＧＭＲヘッド２０として説明するものとする。
【００３４】
このＭＲヘッド２０は、上下一対の磁気シールド層２４，２５の間にギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７が挟み込まれた構造を有している。
【００３５】
一対の磁気シールド層２４，２５は、ＧＭＲ素子２７を磁気的にシールドするのに十分な幅を有する軟磁性膜からなり、ギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７を挟み込むことにより、磁気テープ３からの信号磁界のうち、再生対象外の磁界がＭＲ素子２７に引き込まれないように機能する。すなわち、このＭＲヘッド２０では、ＧＭＲ素子２７に対して再生対象外の信号磁界が一対の磁気シールド層２４，２５に導かれ、再生対象の信号磁界だけがＧＭＲ素子２７へと導かれる。これにより、ＧＭＲ素子２７の周波数特性及び読み取り分解能の向上が図られている。
【００３６】
ギャップ層２６は、ＧＭＲ素子２７と一対の磁気シールド層２４，２５との間を磁気的に隔離する非磁性非導電性膜からなり、一対の磁気シールド層２４，２５とＧＭＲ素子２７との間隔がシールド間距離となる。このシールド間距離は、０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下である。
【００３７】
ＧＭＲ素子２７は、スピンバルブ膜４０からなり、このスピンバルブ膜４０に対して面内方向に流れるセンス電流のコンダクタンスが、一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して変化する、いわゆる巨大磁気抵抗効果を利用したものである。
スピンバルブ膜４０としては、例えば、図５（ａ）に示すように、下地層４１と、反強磁性層４２と、磁化固定層４３と、非磁性層４４と、磁化自由層４５と、保護層４６とが、この順に積層された構造を有するボトム型のスピンバルブ膜４０ａや、図５（ｂ）に示すように、下地層４１と、磁化自由層４５と、非磁性層４４と、磁化固定層４３と、反強磁性層４２と、保護層４６とが、この順に積層された構造を有するトップ型のスピンバルブ膜４０ｂ、図５（ｃ）に示すように、下地層４１と、反強磁性層４２と、磁化固定層４３と、非磁性層４４と、磁化自由層４５と、非磁性層４４と、磁化固定層４３と、反強磁性層４２と、保護層４６とが、この順に積層された構造を有するデュアル型のスピンバルブ膜４０ｃ等を挙げることができる。
【００３８】
このうち、下地層４１及び保護層４６は、このスピンバルブ膜４０の比抵抗の増加を抑制するためのものであり、例えばＴａ等からなる。
【００３９】
反強磁性層４２には、優れた耐食性を示すＰｔＭｎが用いることが好ましい。また、反強磁性層４２としては、ＰｔＭｎの他にも、耐食性に優れたＮｉＯや、ＩｒＭｎ、ＣｒＭｎＰｔ、α−Ｆｅ２０３、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等を用いることができる。
【００４０】
また、磁化固定層４３及び磁化自由層４５には、優れた耐食性を示し且つ良好な軟磁気特性を示すＮｉＦｅ又はＣｏＮｉＦｅが用いることが好ましく、更に好ましくは、磁化固定層４３と磁化自由層４５のうち、一方をＮｉＦｅとし、他方をＣｏＮｉＦｅとすることが好ましい。また、磁化固定層４３及び磁化自由層４５は、これらの合金を積層した積層構造、若しくはこれらの合金と、例えばＲｕ等からなる非磁性膜とを交互に積層した積層フェリ構造としてもよい。
【００４１】
また、非磁性層４４には、優れた耐食性を示し且つ高導電性を示すＣｕ、ＣｕＡｕ又はＡｕが用いることが好ましく、更に好ましくは、ＧＭＲ素子２７のＭＲ比を高くし，出力を上げることができるＣｕ又はＣｕＡｕを用いることが好ましい。
【００４２】
ここでは、ＧＭＲ素子２７として、例えば下層層４１となるＴａと、磁化自由層４５となるＮｉ８０Ｆｅ２０及びＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、非磁性層となるＡｕ７０Ｃｕ３０と、磁化固定層４３となるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、反強磁性層４２となるＰｔＭｎと、保護層４６となるＴａとが順次積層されてなるスピンバルブ膜４０を備える構成とした。
【００４３】
このスピンバルブ膜４０において、磁化固定層４３は、反強磁性層４２に隣接して配置されることによって、この反強磁性層４２との間で働く交換結合磁界により、所定の方向に磁化が固定された状態となっている。一方、磁化自由層４５は、非磁性層４４を介して磁化固定層４３と磁気的に隔離されることによって、微弱な外部磁界に対して磁化方向が容易に変化することが可能となっている。
【００４４】
したがって、このスピンバルブ膜４０では、外部磁界が印加されると、この外部磁界の大きさや向きに応じて、磁化自由層４５の磁化方向が変化する。そして、この磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して、逆方向（反平行）となるとき、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最大となる。一方、磁化自由層４５の磁化方向が磁化固定層４３の磁化方向に対して、同一方向（平行）となるときに、このスピンバルブ膜４０に流れる電流の抵抗値が最小となる。
【００４５】
このように、スピンバルブ膜４０は、印加される外部磁界に応じて電気抵抗が変化することから、この抵抗変化を読み取ることによって磁気テープ３からの磁気信号を検出する感磁素子として機能している。なお、本発明では、スピンバルブ膜４０の構成及びその組成を調整することにより、ＧＭＲヘッド２０としての再生感度をＬＦで１８６２μＶｐ-ｐ/μｍ（トラック幅１μm当たりの出力レベル）以上とする。
【００４６】
また、このＧＭＲ素子２７の動作の安定化を図るため、スピンバルブ膜４０の長手方向の両端部には、図３及び図４に示すように、このＧＭＲ素子２７にバイアス磁界を印加するための一対の永久磁石膜２８ａ，２８ｂが設けられている。そして、これら一対の永久磁石膜２８ａ，２８ｂに挟み込まれた部分の幅が、ＧＭＲ素子２７のトラック幅Ｔｗとなっている。このトラック幅Ｔｗは、０．５μｍ以上、０．８μｍ以下である。
さらに、一対の永久磁石膜２８ａ，２８ｂ上には、このＧＭＲ素子２７の抵抗値を減少させるための一対の低抵抗化膜２９ａ，２９ｂが設けられている。
【００４７】
また、ＧＭＲ素子２７には、スピンバルブ膜２８にセンス電流を供給するための一対の導体部３０ａ，３０ｂが、その一端部側をそれぞれ一対の永久磁石膜２８ａ，２８ｂ及び低抵抗化膜２９ａ，２９ｂに接続するように設けられている。また、この導体部３０ａ，３０ｂの他端部側には、外部回路と接続される一対の外部接続用端子３１ａ，３１ｂが設けられている。
【００４８】
保護膜２２は、ＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１の主面を外部接続用端子３１ａ，３１ｂが外部に臨む部分を除いて被覆すると共に、このＧＭＲヘッド２０が形成された第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とを接合する。
【００４９】
なお、図３及び図４に示すＭＲヘッド２０は、特徴をわかりやすくするために、ＧＭＲ素子２７の周辺を拡大して図示されているが、実際には、第１のコア部材２１及び第２のコア部材２３と比べてＭＲ素子２７は非常に微細であり、媒体摺接面２０ａにおいて、ＭＲヘッド２０が外部に臨むのはほとんど第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とが突き合わされた上部端面だけである。
【００５０】
以上のように構成されるＧＭＲヘッド２０は、図示しないチップベースに貼り付けると共に、一対の外部接続用端子３１ａ，３１ｂがチップベースに設けられた接続端子と電気的に接続される。そして、このチップベースに設けられたＧＭＲヘッド２０は、一対の再生ヘッド１２ａ，１２ｂとして、図２に示す回転ドラム１４に取り付けられている。
【００５１】
次に、図６に示すように、本発明で使用する磁気記録媒体６０について説明する。
この磁気記録媒体６０は、非磁性支持体上に金属磁性材膜を斜方に蒸着させてなる、いわゆる斜め蒸着磁気テープである。この蒸着テープは、保磁力、残留磁化、角形比等に優れ、短波長での電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性層の厚みを極めて薄くできるため、記録減磁や再生時の厚み損失が小さいこと、磁性層中に非磁性材である結合剤を混入する必要がないため、磁性材料の充填密度を高め、大きな磁化を得ることができる等、数々の利点を有している。したがって、上述したヘリカルテープシステム１では、このような磁気記録媒体６０をテープカセット２の磁気テープ３に用いることで、電磁変換特性を向上させ、より大きな出力を得ることが可能となっている。
【００５２】
具体的に、この磁気記録媒体６０は、テープ状の非磁性支持体６１上に、金属磁性薄膜からなる磁性層６２と、この磁性層６２を保護する保護層６３とが順に積層された構造を有している。
【００５３】
非磁性支持体６１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート等のポリエステル類、ポリプロピレン等のポリオレフイン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロース誘導体、ポリアミド、アラミド樹脂、ポリカーボネート等のプラスチック等が挙げられる。非磁性支持体は、単層構造であっても多層構造であってもよい。また、例えば、非磁性支持体の表面には、コロナ放電処理等の表面処理が施されていてもよいし、易接着層等の有機物層が下塗層として形成されていてもよい。
【００５４】
磁性層６２は、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、イオンプレーティング法等、従来公知の手法を用いて金属磁性薄膜を被着させて形成される。中でも、金属磁性薄膜としては、真空蒸着法により成膜されたものが好ましい。金属磁性薄膜の厚さはラインスピードを変化されることにより制御することが可能であり、残留磁化量は蒸着中の酸素導入量を変化させることにより制御することが可能である。また、磁性層６２の金属磁性薄膜は、例えば、Ｃｒ下地層上に成膜されてもよい。下地層としては、Ｃｒの他に、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ等が使用される。また、磁性層６２は、単層構造であっても多層構造であってもよい。
【００５５】
ここで、磁性層６２の膜厚は、残留磁化量Ｍｒと膜厚ｔとの積Ｍｒ・ｔの観点から、３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下とする。これにより、再生波形の歪みがなく、再生出力が大きく良好なＳ／Ｎ比を有するものとなる。
【００５６】
これらＭｒとｔについては、蒸着時の酸素導入量と非磁性支持体の送りスピードなどの条件によって制御することが可能である。すなわち、蒸着時の酸素導入量を少なくすれば、Ｍｒは大きくなり、酸素導入量を多くすれば、Ｍｒは小さくなる。また、蒸着時の非磁性支持体６１の送りスピードを遅くすればｔは厚くなり、送りスピードを遅くすればｔは薄くなる。また、磁性層６２の形成後の表面酸化処理によってもＭｒを調整することができる。
【００５７】
さらに、磁気記録媒体６０において、面内方向での保磁力Ｈｃは、１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍの範囲であることが好ましい。保磁力が１００ｋＡ／ｍよりも小さいと、低ノイズ化、高ＳＮ比を実現することができない。また、保磁力が１６０ｋＡ／ｍを超えると、充分な記録が出来なくなり、再生出力が低下してしまう。従って、面内方向での保磁力を１００ｋＡ／ｍ〜１６０ｋＡ／ｍの範囲に規定することで、低ノイズ化、高Ｓ／Ｎ比を実現し、高い再生出力を有するものとなる。
【００５８】
保護層６３は、通常の金属磁性薄膜用の保護膜として使用されるものであれば、如何なる材料であってもよく、例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）や、ＣｒＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＢＮ、Ｃｏ酸化物、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｏ４、ＳｉＮｘ、ＳｉＣ、ＳｉＮｘ−ＳｉＯ２、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＴｉＣ等が挙げられる。また、これらの単層膜であってもよいし、多層膜あるいは複合膜であってもよい。なお、上述した表面電気抵抗は、例えば、この金属磁性薄膜上に形成されるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜の厚みなどを制御することによって調整することも可能である。
【００５９】
トップコート層６４は、走行耐久性や耐食性を改善するために任意の炭化水素系潤滑剤、フッ素系潤滑剤などが塗布されて形成された層であり、一般的にフッ素系潤滑剤の１種であるパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤が使用される。
【００６０】
バックコート層６５は、結合剤樹脂、帯電防止剤などを主要構成物とし、結合剤樹脂、帯電防止剤それぞれは従来公知のものを用いればよい。なお、バックコート層６５の厚みは、支持体裏面がバックコート層６５で均一に被覆されていればよい。
【００６１】
なお、本発明で使用する磁気記録媒体６０は、上述した構成に限定されるものではなく、必要に応じて磁性層６２上に保護層６３が形成しない構成としてもよい。この場合、磁性層６２上にトップコート層６４が直接被覆されることになる。
【００６２】
以上のように、上述したヘリカルテープシステム１では、本発明で使用するＧＭＲヘッド２０と磁気記録媒体６０とを組み合わせることで、これまでにない高密度記録再生システムを構築することが可能であり、ＴＢ級の記録容量を有するヘリカルテープシステムを実現することが可能である。
なお、変調方式には２４−２７変換のＰＲ４を用いるとよい。
【実施例】
【００６３】
次に、本発明の実施例について説明する。
（ＧＭＲヘッドのシールド間距離の検証）
図１に示したヘリカルテープシステムにおいて、ＧＭＲヘッドについて、トラック幅０．８μｍ、シールド間距離０．１８μｍとした場合と、トラック幅０．５μｍ、シールド間距離０．１３μｍとした場合で、磁気テープの線記録密度Ｄ２０、Ｄ１５、Ｄ１０を測定した。ここで使用した磁気テープは４５ｎｍの磁性膜厚みを持つＣｏ酸化物系の斜め蒸着磁気テープである。
【００６４】
なお、線記録密度Ｄ２０、Ｄ１５、Ｄ１０はそれぞれのＧＭＲヘッドで上記磁気テープを測定した場合のロールオフカーブから求めた。
ここで、ロールオフカーブは各々の周波数での出力レベルを電圧で調べ、その出力の下がり具合を調べたものである。原理的には、図７に示すようなカーブを描くが、実際はノイズがあるので図８のようなカーブを描く。この場合、例えば最大出力（１００％）の５０％となる線記録密度をＤ５０、３０％となる線記録密度をＤ３０と定義される。
【００６５】
図７からわかるように、ほとんどノイズの無いシステムでは最大出力に対する出力レベルは数％の線記録密度の場合まで信号を見極めることが出来るが、実際はノイズがあるため、図８のようにある程度の出力レベルで飽和してしまう。この飽和レベルがノイズレベルということになる。したがって、図８において線記録密度Ｄ３０までは判別できるが、Ｄ２０の場合にはノイズに埋もれてしまって判別不能となる。こうなるとＤ２０のレベルの線記録密度を想定しても高域での波形は信頼性がなくなる。もちろんＣ/Ｎ比が向上すれば相対的にノイズレベルが下がることから線記録密度Ｄ２０やＤ１０も判別可能な領域になる。このように、Ｄ３０やＤ２０で示される記録密度が線記録密度の限界を示す指針となりうる。ちなみに、スパッタメディアを用いている現在のＨＤＤなどは現在ロールオフカーブで線記録密度Ｄ１０あたりまで使用可能なほどノイズレベルが下がっていると言われている。
【００６６】
【表１】
2006079672.tif 000003
【００６７】
上記それぞれのＧＭＲヘッドで測定した結果を表１に示す。
表１からわかるように、シールド間距離が短いほうが高い線記録密度を持つことがわかり、ＧＭＲヘッドのシールド間距離の影響が大きいことがわかる。
【００６８】
次に、シールド間距離が０．１３μmで線記録密度４７５ｋＦＣＩ（波長０．１０７μｍ）にあたる周波数を１Ｔとし、デジタルＳ／Ｒ比の測定を行った。すなわち、１２７ｂｉｔで０が最大で７つ並ぶＭ系列（ランダム信号）を記録し、ついで、その再生波と基準信号とを比較し、最適イコライザーをかけた後にＳ／Ｎ比、すなわちデジタルＳ／Ｎ比を計算した。
【００６９】
その結果、約１７．５ｄＢのデジタルＳ／Ｒ比を得た。ここでトラック幅が０．５μｍであるため０．８μｍ換算を行うと、デジタルＳ／Ｒ比１９．５ｄＢとなる。このことから上の表１から線記録密度Ｄ１５（最大出力に対して１５％の出力レベル）でも十分なＳ/Ｎ比が得られていることが裏づけられる。
【００７０】
つぎに、再生ヘッドの再生トラック幅０．８μｍに対して、記録ヘッドの記録トラック幅を１．５μｍと仮定し、４２３ｋＦＣＩ（８−９変換で３７６ｋｂｉｔｓ）とすると約６．４Ｇｂｉｔｓ/ｉｎｃｈ2の面記録密度が達成できる。
【００７１】
ここで、これに対する磁気テープの幅を８ｍｍ、テープカセット（カートリッジ）に収納されるテープ長を２４０ｍと仮定すると、テープカセット（カートリッジ）１本当たり１ＴＢの記憶容量となる。ついで表１をグラフ化した図９より、線記録密度Ｄ１５で４２３ｋＦＣＩとなるシールド間距離を求めると０．１４５μｍである。シールド間距離を０．１３μｍとすれば問題なくシステムとして成立しているが、実際はシールド間距離を狭めることにより感度の低下も懸念されるためシステムが成立する中で一番シールド間距離を大きく取れる値がコストの面や感度の面で重要となってくる。
【００７２】
（ＧＭＲヘッドの感度の検証）
次に、感度の問題についてシミュレーションを行った。
まず、上記トラック幅０．５μｍのＧＭＲヘッドの感度を測定したところ、ＬＦで４６８０μＶｐ-ｐであった。また、今回の測定ではＧＭＲヘッドと磁気テープとの相対的な周速は３．３３ｍ/ｓであったが、実際のシステムでは２０ｍ/ｓであることから、Ｓ／Ｎ比の劣化を見積もると０．４ｄＢの劣化である。このため、上記デジタルＳ／Ｎ比１９．５ｄＢから０．４ｄＢを引いて、基準を１９．１ｄＢとし、そこからヘッドの感度の劣化を考慮して再度デジタルＳ／Ｎ比を計算した。その結果を図１０に示す。なお、ここでのデジタルＳ／Ｎ比は周速３．３３ｍ/ｓから２０ｍ/ｓへの補正済みのものを示している。
ここで、システムとして成立するデジタルＳ／Ｎ比を１７ｄＢとするとヘッド感度の許容できる劣化度は−８ｄＢとなり、ＧＭＲヘッドの感度は１８６２μＶｐ−ｐが限界であることがわかる。
【００７３】
（磁気テープの膜厚の検証）
次に、トラック幅０．５μｍでシールド間距離０．１３μｍのＧＭＲヘッドで、上記検討で用いた磁気テープよりも薄い磁性層の磁気テープ（膜厚２８ｎｍ）を用いて周波数特性を求めてみた。
【００７４】
その結果、磁性層の膜厚４５ｎｍの場合とほぼ同等であり有意差は見られなかった。このことは、実際はメディアの差はヘッドの特性に支配されて見えていないということを意味する。また、磁性層の膜厚が２８ｎｍの場合にはＭｒ・ｔが低いことからノイズレベルも小さく、システムノイズの影響を受けやすくなりＳ／Ｎ比で０．５ｄＢ程劣化することがわかった。
そのため、Ｍｒ・ｔで２ｄＢ程度上げる必要があり、これを計算すると３５ｎｍとなる。
したがって、上記面記録密度を達成する上では磁気テープにおける磁性層の膜厚は３５ｎｍ〜４５ｎｍであることが望ましい。
【００７５】
以上のことから、記憶容量１ＴＢのヘリカル方式のテープストリーマーを実現するためには、記録トラック幅１．５μｍ、線記録密度４２３ｋＦＣＩで再生トラック幅が０．５μｍ以上、０．８μｍ以下の場合には、ＧＭＲヘッドはシールド間距離０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下、再生感度はＬＦで１８６２μＶｐ−ｐ／μｍ（トラック幅１μｍ当たりの出力レベル）以上が必要であり、磁気テープは斜め蒸着磁気テープであって磁性層膜厚として３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明に係るヘリカルテープシステムの概略を示す平面図である。
【図２】ドラムヘッドの構成を示す斜視図である。
【図３】本発明で使用するＧＭＲヘッドの構成を示す斜視図である。
【図４】上記ＧＭＲヘッドを媒体摺接面から見た端面図である。
【図５】上記ＧＭＲヘッドを構成するスピンバルブ膜として、（ａ）は、ボトム型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図であり、（ｂ）は、トップ型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図であり、（ｃ）は、デュアル型のスピンバルブ膜の構成を示す断面図である。
【図６】本発明で使用する磁気記録媒体の概略を示す断面図である。
【図７】理論上のロールオフカーブを示す図である。
【図８】実際のロールオフカーブを示す図である。
【図９】実施例におけるシールド間距離と線記録密度との関係を示す図である。
【図１０】実施例におけるヘッド感度の劣化とデジタルＳ／Ｎ比との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１…ヘリカルテープシステム、２…テープカセット、３…磁気テープ、４…供給リール、５…巻取リール、６…装置本体、７ａ〜７ｆ…ガイドローラ、８…ピンチローラ、９…キャップスタン、１０…キャップスタンモータ、１１ａ，１１ｂ…記録ヘッド、１２ａ，１２ｂ…再生ヘッド、１３…ヘッドドラム、１４…回転ドラム、１５…固定ドラム、１６…駆動モータ、２０…ＧＭＲヘッド、２０ａ…媒体摺接面、２１…第１のコア部材、２２…保護膜、２３…第２のコア部材、２４，２５…気シールド層、２６…ギャップ層、２７…ＧＭＲ素子、２８…永久磁石膜、２９…低抵抗化膜、３０…導体部、３１…外部接続用端子、４０…スピンバルブ膜、４２…反強磁性層、４３…磁化固定層、４４…非磁性層、４５…磁化自由層、６０…磁気記録媒体、６１…非磁性支持体、６２…磁性層、６３…保護層、６４…トップコート層、６５…バックコート層
【図１】
2006079672.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成17年9月22日(2005.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の非磁性支持体上に斜め蒸着により形成された磁性層を有する磁気記録媒体について、磁気抵抗効果型の磁気ヘッドによりヘリカルスキャン方式で信号を再生するヘリカルテープシステムにおいて、
前記磁気抵抗効果型の磁気ヘッドのトラック幅は０．５μｍ以上、０．８μｍ以下であり、シールド間距離は０．１３μｍ以上、０．１４５μｍ以下、感度は１８６２μＶp-p以上であることを特徴とするヘリカルテープシステム。
【請求項２】
前記磁性層の膜厚は、３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルテープシステム。
【請求項３】
前記磁気抵抗効果型の磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）であることを特徴とする請求項１に記載のヘリカルテープシステム。
【請求項４】
前記磁気記録媒体は、前記磁性層上に保護層とトップコート層とが順次形成されてなることを特徴とする請求項２に記載のヘリカルテープシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記磁性層の膜厚は、３５ｎｍ以上、４５ｎｍ以下であることを特徴とするヘリカルテープシステムである。
また、前記課題を解決するために提供する請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記磁気抵抗効果型の磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）であることを特徴とするヘリカルテープシステムである。
また、前記課題を解決するために提供する請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記磁気記録媒体は、前記磁性層上に保護層とトップコート層とが順次形成されてなることを特徴とする請求項２に記載のヘリカルテープシステムである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
すなわち、年々システムの面記録密度が上昇しているが、そのマイグレーションとしては狭トラックピッチ化と高線記録密度化が順々に行われているのが現状であった。また、この時トラック幅を狭くするとＳ／Ｎ比が劣化するため、磁気テープのＣ／Ｎ比を上げる方向で開発が進み、高線記録密度化では周波数特性を伸ばす方向で開発が進められている。また、この高線記録密度化では周波数特性を伸ばすために、磁気テープでは磁性層の膜厚を薄くする薄層化が進み、同時に保磁力Ｈｃも上げることが検討されていた。また再生ヘッドの側ではＡＭＲヘッドやＧＭＲヘッドでは従来のメタルのリングヘッドのギャップ長の様にシールド間距離が周波数特性を伸ばすキーポイントとなっていた。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
このヘッドドラム１３は、図１及び図２に示すように、上下方向に組み合わされた一組の回転ドラム１４及び固定ドラム１５と、回転ドラム１４を回転駆動する駆動モータ１６とを備え、互いの中心軸を一致させた状態で装置本体６のベースに対してやや斜めに傾斜した状態で配置されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
このＧＭＲヘッド２０は、上下一対の磁気シールド層２４，２５の間にギャップ層２６を介してＧＭＲ素子２７が挟み込まれた構造を有している。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
ここでは、ＧＭＲ素子２７として、例えば下層層４１となるＴａと、磁化自由層４５となるＮｉ８０Ｆｅ２０及びＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、非磁性層４４となるＡｕ７０Ｃｕ３０と、磁化固定層４３となるＣｏ５０Ｎｉ３０Ｆｅ２０と、反強磁性層４２となるＰｔＭｎと、保護層４６となるＴａとが順次積層されてなるスピンバルブ膜４０を備える構成とした。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
また、ＧＭＲ素子２７には、スピンバルブ膜４０にセンス電流を供給するための一対の導体部３０ａ，３０ｂが、その一端部側をそれぞれ一対の永久磁石膜２８ａ，２８ｂ及び低抵抗化膜２９ａ，２９ｂに接続するように設けられている。また、この導体部３０ａ，３０ｂの他端部側には、外部回路と接続される一対の外部接続用端子３１ａ，３１ｂが設けられている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
なお、図３及び図４に示すＧＭＲヘッド２０は、特徴をわかりやすくするために、ＧＭＲ素子２７の周辺を拡大して図示されているが、実際には、第１のコア部材２１及び第２のコア部材２３と比べてＧＭＲ素子２７は非常に微細であり、媒体摺接面２０ａにおいて、ＧＭＲヘッド２０が外部に臨むのはほとんど第１のコア部材２１と第２のコア部材２３とが突き合わされた上部端面だけである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
これらＭｒとｔについては、蒸着時の酸素導入量と非磁性支持体の送りスピードなどの条件によって制御することが可能である。すなわち、蒸着時の酸素導入量を少なくすれば、Ｍｒは大きくなり、酸素導入量を多くすれば、Ｍｒは小さくなる。また、蒸着時の非磁性支持体６１の送りスピードを遅くすればｔは厚くなり、送りスピードを早くすればｔは薄くなる。また、磁性層６２の形成後の表面酸化処理によってもＭｒを調整することができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
次に、シールド間距離が０．１３μmで線記録密度４７５ｋＦＣＩ（波長０．１０７μｍ）にあたる周波数を１Ｔとし、デジタルＳ／Ｎ比の測定を行った。すなわち、１２７ｂｉｔで０が最大で７つ並ぶＭ系列（ランダム信号）を記録し、ついで、その再生波と基準信号とを比較し、最適イコライザーをかけた後にＳ／Ｎ比、すなわちデジタルＳ／Ｎ比を計算した。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
その結果、約１７．５ｄＢのデジタルＳ／Ｎ比を得た。ここでトラック幅が０．５μｍであるため０．８μｍ換算を行うと、デジタルＳ／Ｎ比１９．５ｄＢとなる。このことから上の表１から線記録密度Ｄ１５（最大出力に対して１５％の出力レベル）でも十分なＳ/Ｎ比が得られていることが裏づけられる。