(57)【要約】【課題】垂直磁気記録方式での安定した記録動作を実現する磁気ヘッドを使用した磁気記録再生装置を提供することにある。【解決手段】垂直磁気記録方式の磁気ヘッドおいて、軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との間に非磁性層３１０が介在する構造の記録磁極部３１を有するライトヘッドが開示されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直磁気記録方式の磁気ヘッド、及び垂直磁気記録媒体を使用する磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッドは、
前記垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部において、当該記録磁極部の軟磁性膜に対して、常時、静磁界をトラック幅方向に印加するための硬磁性体が付与されていることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
垂直磁気記録方式の磁気ヘッド及び垂直磁気記録媒体を使用する磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッドは、
前記垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部が、非磁性膜を中間層として軟磁性膜と硬磁性膜との間に介在させた積層構造であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記磁気ヘッドは、
前記硬磁性膜は、トラック幅方向に一様に磁化されることを特徴とするした請求項２に記載の磁気記録再生装置。
【請求項４】
前記磁気ヘッドは、
前記硬磁性膜が、前記軟磁性膜に対して前記ディスク媒体の対向面からリセスした位置に配置されていることを特徴とする請求項２または請求項３のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項５】
垂直磁気記録方式の磁気ヘッド及び垂直磁気記録媒体を使用する磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッドは、
前記垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部が、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜の厚み方向の両側にそれぞれ硬磁性膜を配置させた積層構造であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】
前記磁気ヘッドは、
前記記録磁極部が、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜の厚み方向の両側にそれぞれ非磁性層及び硬磁性膜を順に配置させた積層構造であることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録再生装置。
【請求項７】
垂直磁気記録方式の磁気ヘッド、及び垂直磁気記録媒体を使用する磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッドは、
前記垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部において、当該記録磁極部の軟磁性膜に対して、常時、静磁界及び交換結合磁界をトラック幅方向に、かつ同極性に印加するための硬磁性体が付与されていることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記磁気ヘッドは、
前記記録磁極部が、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜のトラック幅方向の両側にそれぞれ硬磁性膜を配置させた積層構造であることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記軟磁性膜と、前記各硬磁性膜とのそれぞれの間に、非磁性膜を介在させた積層構造であることを特徴とする請求項５、請求項６または請求項８のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１０】
前記磁気ヘッドは、
前記記録磁極部が、前記軟磁性膜と前記各硬磁性膜とが千鳥格子配置で接合していることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１１】
前記磁気ヘッドは、
前記各硬磁性膜は、前記軟磁性膜に対して前記ディスク媒体の対向面からリセスした位置に配置されていることを特徴とする請求項５、請求項６、請求項８、請求項９または請求項１０のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１２】
前記磁気ヘッドは、
前記各硬磁性膜は、前記軟磁性膜との直接の接合部が、前記ディスク媒体の対向面からの奥行き方向に対し、前記硬磁性膜の奥行き長さよりも短く、かつ前記ディスク媒体の対向面部側のみに限定されていることを特徴とする請求項５、請求項６、請求項８、請求項９、請求項１０または請求項１１のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１３】
前記磁気ヘッドは、前記記録磁極部を含むライトヘッドと、前記ディスク媒体から記録信号を読出すための再生素子を含むリードヘッドとが同一スライダ上に設けられた構成であることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の磁気記録再生装置。
【請求項１４】
垂直磁気記録方式の磁気記録再生装置に用いる磁気ヘッドにおいて、
垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部において、当該記録磁極部の軟磁性膜に対して、常時、静磁界をトラック幅方向に印加するための硬磁性体が付与されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１５】
垂直磁気記録方式の磁気記録再生装置に適用する磁気ヘッドであって、
垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、
当該記録磁極部は、軟磁性膜と硬磁性膜とを有し、当該両者の間に静磁気結合効果を得るための中間層を介在させた構造であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１６】
前記記録磁極部は、前記軟磁性膜と硬磁性膜との間に非磁性膜を中間層として介在させた積層構造であること特徴とする請求項１５に記載の磁気ヘッド。
【請求項１７】
前記硬磁性膜が、前記軟磁性膜に対して前記ディスク媒体の対向面からリセスした位置に配置されていることを特徴とする請求項１５または請求項１６のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項１８】
垂直磁気記録方式の磁気記録再生装置に適用する磁気ヘッドであって、
ディスク媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、
当該記録磁極部は、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜の厚み方向の両側にそれぞれ硬磁性膜を配置させた積層構造であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１９】
前記記録磁極部は、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜の厚み方向の両側にそれぞれ非磁性層及び硬磁性膜を順に配置させた積層構造であることを特徴とする請求項１８に記載の磁気ヘッド。
【請求項２０】
垂直磁気記録方式の磁気記録再生装置に適用する磁気ヘッドであって、
垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部において、当該記録磁極部の軟磁性膜に対して、常時、静磁界及び交換結合磁界をトラック幅方向に、かつ同極性に印加するための硬磁性体が付与されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２１】
前記記録磁極部は、軟磁性膜を中間層として、その軟磁性膜のトラック幅方向の両側にそれぞれ硬磁性膜を配置させた積層構造であることを特徴とする請求項２０に記載の磁気ヘッド。
【請求項２２】
前記記録磁極部は、前記軟磁性膜と前記各硬磁性膜とが千鳥格子配置で接合していることを特徴とする請求項２０または請求項２１のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項２３】
前記各硬磁性膜は、前記軟磁性膜に対して前記垂直磁気記録媒体の対向面からリセスした位置に配置されていることを特徴とする請求項１８から請求項２２のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【請求項２４】
前記各硬磁性膜は、前記軟磁性膜との直接の接合部が、前記垂直磁気記録の対向面からの奥行き方向に対し、前記硬磁性膜の奥行き長さよりも短く、かつ前記ディスク媒体の対向面部側のみに限定されていることを特徴とする請求項１８から請求項２３のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には磁気記録再生装置に関し、特に、垂直磁気記録方式の磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気記録再生装置の分野では、垂直磁気記録方式が注目されている。一般的には、垂直磁気記録方式を適用したディスクドライブは、ライトヘッドとしては単磁極型ヘッドを使用し、ディスク媒体としては２層垂直記録媒体を使用する。２層垂直記録媒体は、表面近傍の記録層（垂直磁化層）と、基板との間に軟磁性層が形成されたディスク媒体である。
【０００３】
垂直磁気記録では、単磁極型ヘッドの記録磁極から発生する垂直方向の磁界のほとんど全てがディスク媒体の記録層に印加される。この垂直磁界により、記録層に発生した垂直方向の磁束は、軟磁性層を通る磁路を形成する。
【０００４】
このような垂直磁気記録方式では、非記録動作時に、単磁極型ヘッドの記録磁極部の磁区が不安定となり、わずかな残留磁化成分があるだけでも、当該記録磁極部から発生する磁界がディスク媒体上に印加される。このため、既に、ディスク媒体上に磁気記録された情報が、消去または変化するなどの不安定な状況が発生する。実際に、ライトヘッドに対する記録電流の切断後に、残留磁化による単磁極型ヘッドからの磁界漏洩により、ディスク媒体上に一旦記録された情報が消去された現象が確認されている。
【０００５】
また、高記録密度化を図るために、ディスク媒体上に構成されるデータトラック幅を狭くすると、ライトヘッドの記録磁極部の先端を針状化する必要がある。このような記録磁極部の構造であると、非記録動作時に、ディスク媒体方向に向かう残留磁化成分が残る可能性はさらに高くなる。
【０００６】
従来では、長手磁気記録方式のディスクドライブで使用されるライトヘッドの磁区不安定性により、非記録動作時に発生するノイズを抑制するための先行技術が提案されている。第１の先行技術は、軟磁性膜と硬磁性膜の積層構造を有するライトヘッドにより、記録磁極部の磁区安定性を確保する技術である（例えば、特許文献１を参照）。第２の先行技術は、特性の異なる軟磁性層を張り合わせた２層磁極構造を有するライトヘッドに関する技術である（例えば、特許文献２または３を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特公平５−８３９６５号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平５−１２０６３１号公報
【０００９】
【特許文献３】
米国特許（ＵＳＰ）５１３２８５９
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
長手磁気記録方式のディスクドライブの分野では、非記録動作時にライトヘッドの磁区安定化を図るための複数の先行技術が提案されている。これらの先行技術により、非記録動作時に、ディスク媒体上に磁気記録された情報が消去または変化するなどの不安定な状況の発生を抑制することが可能となる。
【００１１】
しかしながら、いずれの先行技術も長手磁気記録方式のディスクドライブには有効でも、単磁極型ヘッドを使用する垂直磁気記録方式のディスクドライブには有効ではない。具体的な理由は以下の通りである。
【００１２】
長手磁気記録方式のディスクドライブでは、ライトヘッドとして、リング型または薄膜型のインダクティブヘッドが使用される。このようなライトヘッドは、磁区不安定性を有する場合に、磁区が変動した瞬間に、ディスク媒体にノイズを記録することになる。しかし一方で、不安定磁区による残留磁化成分そのものは小さい。このため、残留磁化により発生する磁束は、通常では、ライトヘッドの２枚の薄膜磁極間のギャップのみに流れる。従って、ディスク媒体面に強い磁束が流れて、記録情報を消去するような可能性は少ない。
【００１３】
これに対して、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、ライトヘッドの不安定磁区により僅かな残留磁化成分が生じた場合でも、ディスク媒体には強い磁束が流れる。これは、残留磁化成分を有する記録磁極と、２層ディスク媒体の軟磁性層との間に磁気的な結合が発生するため、ディスク媒体の記録層には強い垂直方向の磁界が作用するためである。従って、当該残留磁化成分により、ディスク媒体の記録情報が消去するような事態が発生しやすい。特に、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、ディスク媒体上に記録されたユーザデータだけでなく、書換え動作が禁止されているサーボデータも消去されると、ドライブのシステムそのものに支障が生じる致命的な問題となる。
【００１４】
さらに、長手磁気記録方式のディスクドライブでは、ライトヘッドは記録ギャップ部で磁気記録を行なう構造であるため、記録磁極部の体積が大きいほど磁気記録効率を向上できる。
【００１５】
これに対して、垂直磁気記録方式のディスクドライブでは、ディスク媒体に対向する記録磁極の対向面と、ディスク媒体の軟磁性層との間で記録磁束が発生する。このため、高記録密度化を図るためには、当該記録磁極の対向面の面積を小さくする必要がある。
【００１６】
以上要するに、長手磁気記録方式を前提とした先行技術のヘッド構造では、垂直磁気記録方式のディスクドライブに適用した場合に、磁区安定性の効果が弱く、効果的に残留磁化成分を抑制することは困難である。また、特に第２の先行技術のような磁極構造では、磁区安定性の効果を向上させるためには、２枚の軟磁性層の厚みを増大させることになる。これは、垂直磁気記録方式のライトヘッドに適用した場合に、記録磁極部の増大化を招くため望ましくない。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、垂直磁気記録方式での安定した記録動作を実現する磁気ヘッドを使用した磁気記録再生装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、垂直磁気記録方式のディスクドライブ等の磁気記録再生装置において、非記録動作時に、残留磁化成分を抑制する構造の記録磁極部を有する磁気ヘッドに関する。
【００１９】
本発明の観点に従った磁気記録再生装置は、垂直磁気記録方式の磁気ヘッド及び垂直磁気記録媒体を使用する磁気記録再生装置であって、前記垂直磁気記録媒体の垂直方向に記録用磁束を発生する記録磁極部を有し、当該記録磁極部が、非磁性膜を中間層として軟磁性膜と硬磁性膜との間に介在させた構造の磁気ヘッドを備えたものである。
【００２０】
このような静磁気結合構造の記録磁極部を有する磁気ヘッドを使用した磁気記録再生装置であれば、非記録動作時に、ディスク媒体上の記録情報に対する磁束漏れの影響を効果的に抑制できるため、記録情報が消去したり変化するなどの支障を未然に防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に関する垂直磁気記録方式の磁気ヘッド（以下単にヘッド）に含まれる記録磁極部の構成を示す図である。図２は、同実施形態に関する垂直磁気記録方式の磁気記録動作を説明するための図である。図３は、同実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの構成を示す図である。
【００２３】
（ディスクドライブの構成）
垂直磁気記録方式のディスクドライブは、図３に示すように、筐体１の内部に、ディスク媒体２と、ヘッド３と、ヘッド３を搭載するアクチュエータ本体（サスペンションとアーム）４と、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５と、回路基板６とを装備している。
【００２４】
ディスク媒体２は、スピンドルモータ７に取り付けられて回転される。ヘッド３は、本実施形態に関する単磁極構造のライトヘッドと、ＧＭＲ素子からなるリードヘッドとが一体的に構成されたものである。ＶＣＭ５は、アクチュエータを駆動させるためのモータである。回路基板６は、ヘッド３との間でリード／ライト信号を伝送するためのヘッドアンプＩＣを実装している。なお、筐体１の裏面側には、ドライブの制御回路が実装された制御用回路基板が搭載されている。
【００２５】
ディスク媒体２は、図２に示すように、ガラス材またはアルミニューム材の基板上に設けられた垂直磁気記録層２０と軟磁性層２１とを有する２層垂直記録媒体である。以下、図２を参照して、本実施形態のライトヘッドとディスク媒体２とによる垂直磁気記録方式の記録動作を説明する。
【００２６】
本実施形態のヘッド３は、単磁極構造のライトヘッドを含む。当該ライトヘッドは、記録磁極部３１と、記録磁極部３１に磁束３００を集中させるための記録ヨーク部３２と、記録電流を流して磁束３００を励起させる励磁コイル３３と、軟磁性層２１を含む磁路を構成するリターンヨーク部３４とを有する。
【００２７】
記録動作時には、ライト電流が励磁コイル３３に流れると、これにより発生する磁束が記録ヨーク部３２により記録磁極３１に集中する。この記録磁極部３１と、対向する軟磁性層２１との間で大きな記録磁界を発生する。この記録磁界により、ディスク媒体２の記録層２０には、垂直方向に情報が磁気記録される。
【００２８】
ディスク媒体２の軟磁性層２１に入った磁束３００は、ライトヘッドのリターンヨーク部３４を経由し、記録ヨーク３２部に戻る閉磁路を形成する。本実施形態のヘッド３は、以上のような単磁極構造のライトヘッドと、シールド型ＧＭＲ素子を有するリードヘッドとを組合せた複合型のリード／ライトヘッドを構成している。
【００２９】
（記録磁極部３１の構造と作用）
本実施形態の記録磁極部３１は、図１に示すように、特に先端部（ディスク媒体２の表面と対向する部分）が、非磁性層３１０を挟んで、保磁力の低い軟磁性薄膜（軟磁性膜部）３１１と、少なくとも２００×（１／４π）×１０３Ａ／ｍ以上の高い保磁力を有する硬磁性薄膜（ハード磁性膜部）３１２とを有する積層構造である。なお、先端部以外は、飽和磁束密度の高い軟磁性薄膜でもよい。
【００３０】
非磁性層３１０は、例えばカーボン、Ｃｕ，Ｔｉ，ＳｉＯ２などの非磁性材料からなる。また、軟磁性膜部３１１は、例えばＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅなどの材料や、ＣｏＦｅＮ、ＮｂＦｅＮｉ、ＦｅＴａＺｒ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＰｔ等の材料でもよい。さらに、ハード磁性膜部３１２は、例えばＣｏＣｒなどの材料からなる。
【００３１】
ここで、非磁性層３１０が存在しない構造では、ハード磁性膜部３１２から軟磁性膜部３１１に対して、交換結合磁界が作用する。この交換結合磁界は、非記録動作時に、軟磁性膜部３１１の残留磁化成分を制御するトリガ磁界として作用する。このトリガ磁界となる交換結合磁界は、ハード磁性膜部３１２の磁化方向と同方向（ディスク媒体２上のトラック幅方向）になる。即ち、ハード磁性膜部３１２の磁化はトラック幅方向に着磁される。
【００３２】
情報の記録動作時には、当該交換結合磁界よりも十分大きな記録磁界が、励磁コイル３３より励起される。このため、軟磁性膜部３１１の磁化はディスク媒体２の方向に向かい、記録電流の極性に合わせた記録磁界をディスク媒体上に発生させる。
【００３３】
前述したように、非記録動作時には、ハード磁性膜部３１２からの交換結合磁界は、当該膜部３１２の磁化方向と同方向であるトラック幅方向に作用する。このとき、ハード磁性膜部３１２のトラック幅端面から静磁界が発生する。非磁性層３１０が存在しない構造では、当該静磁界が、隣接する軟磁性膜部３１１に直接に作用する。その加わる方向は、交換結合磁界とは１８０度反対方向となる。即ち、軟磁性膜部３１１の磁化に与える影響は、交換結合磁界と静磁界結合とで逆方向に作用する。さらに、静磁界作用は、ハード磁性膜部３１２の体積が増えるほど、またトラック幅が狭くなるほど強くなる。
【００３４】
このような構造では、軟磁性膜部３１１の磁化方向は、ハード磁性膜部３１２から交換結合磁界方向に沿うのか、静磁界結合方向に沿うのかが形状により不安定に変化する恐れがある。また、記録動作後に残存するライトヘッドからのわずかな漏れ磁界（軟磁性膜部３１１の残留磁化成分残）が、ディスク媒体２上の記録情報に影響して、記録情報が消去するなどの不安定要因となる。
【００３５】
そこで、本実施形態は、軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との間に非磁性層３１０が介在する構造により、当該各膜部３１１，３１２の間に作用する交換結合磁界を抑制する。換言すれば、非記録動作時に、ハード磁性膜部３１２からの交換結合と静磁界結合とによる複雑な磁界作用を回避する。これにより、ハード磁性膜部３１２から軟磁性膜部３１１に加わるトリガ磁界は、トラック幅端面からの静磁界結合のみとなる。従って、軟磁性膜部３１１の磁化は、トラック幅方向（図１の矢印１０）の一定な向きに向き易くなり、安定化することになる。
【００３６】
以上要するに本実施形態の記録磁極部３１の構造であれば、非記録動作時には、軟磁性膜部３１１には、ハード磁性膜部３１２からの静磁界結合による磁界作用のみが影響し、軟磁性膜部３１１の残留磁化成分を安定的に制御できる。従って、軟磁性膜部３１１の残留磁化成分により、ディスク媒体２に対して記録情報が消去するなどの悪影響を抑制することができる。
【００３７】
図４及び図５は、本実施形態の効果を示すための測定例である。
【００３８】
図４は、本実施形態の効果として、記録再生回数（２万回）に対して、ヘッド位置決め動作における位置決め誤差量の測定結果を示す。ディスクドライブでは、ディスク媒体２上に予め記録されたサーボ情報をリードヘッドにより読出すことにより、ヘッド位置決め制御（実際のアクチュエータの駆動制御）が実行されている。サーボ情報を読出すリート動作では、ライトヘッドによる記録動作は実行されない。従って、本来では、サーボ情報が記録されているサーボセクタ上を、ヘッド３が通過しても、サーボ情報には影響がない。しかしながら、前述したように、ライトヘッドの記録磁極部３１の先端部に、不安定な残留磁化成分が残存している場合には、ヘッド３がサーボセクタ上を通過したときに、当該サーボセクタに記録されたサーボ情報が消去または変化する可能性が高くなる。このような現象が生じる確率は、記録磁極部３１の先端部のサイズが小さくなるほど高くなることが確認されている。
【００３９】
図４は、本実施形態に関する記録磁極部３１を有するヘッド３を使用したディスクドライブでの測定結果（Ｂ）と、非磁性層３１０がない記録磁極部を有するヘッドを使用したディスクドライブでの測定結果（Ａ）と比較して示す。
【００４０】
ここで、各測定結果Ａ，Ｂに対応する記録磁極部の仕様は、図１６に示すサンプル群の中で、いずれもサンプルｄ１，ｅ１，ｆ１に相当するものである。測定結果（Ｂ）に対応する記録磁極部３１は、軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との間に厚さ１０ｎｍの非磁性層３１０が介在する構造である。
【００４１】
図４の測定結果（Ｂ）から明白であるように、非磁性層３１０を有する本実施形態での記録磁極部３１の場合は、いずれのサンプルでも、測定結果（Ａ）に対してヘッド位置決め誤差量が低減されている。また、記録再生回数に対しても、測定結果（Ｂ）は安定化していることを示している。さらに、非磁性層３１０がない構造の記録磁極部を使用したサンプルでは、１万回の記録再生試験後のサーボ信号振幅を調査すると、ディスク媒体の１周あたり１２％の振幅ばらつきが見られた。これに対して、本実施形態に関する記録磁極部３１を使用したサンプルでは、ディスク媒体の１周あたり５％以下の振幅ばらつきしか見られなかった。
【００４２】
図５は、例えばサンプルｆ１において、非磁性層３１０の厚みを変えた場合に、これらの記録磁極部３１を有するヘッドを使用したディスクドライブでの位置決め誤差量について示したものである。
【００４３】
非磁性層３１０が３ｎｍから２０ｎｍでもっとも安定な位置決め動作が得られていることがわかる。これは非磁性膜３１０の厚みが厚くなりすぎると、ハード磁性膜部３１２と、軟磁性膜部３１１との間の静磁気結合力が弱まり、当初の効果が低減すると推定される。また、非磁性膜３１０の厚みが２ｎｍ以下の領域では、ハード磁性膜部３１２と、軟磁性膜部３１１との間に交換結合力の効果が大きくなると推定される。
【００４４】
以上のような測定結果から、本実施形態の記録磁極部３１を有する垂直磁気記録用ヘッド３であれば、トラック幅が０．３ｕｍ以下、膜厚が０．２ｕｍ以下の記録磁極部３１の先端形状においても、非記録動作時の残留磁化成分による不安定性を抑制することが可能となる。従って、高信頼性を備えた垂直磁気記録方式のディスクドライブを提供することが可能となる。
【００４５】
（第２の実施形態）
図６は、第２の実施形態に関するライトヘッドの記録磁極部６０の構造を示す図である。本実施形態の記録磁極部６０は、前述の図１に示す構造に対して、ハード磁性膜部３１２の位置を、ディスク媒体２の対向面からリセスさせた構成である。
【００４６】
図７は、前述の図１６に示すサンプルｆ１での仕様において、ハード磁性膜部３１２の位置をディスク媒体から０．１ｕｍリセスさせたサンプルの測定結果７１と、リセス０のサンプルの測定結果７０を示す。
【００４７】
各測定結果を得るために、ライトヘッドによりディスク媒体２の特定のトラック上に信号を記録する。そして、同トラック上を非記録状態のまま、ヘッド３を連続で通過させたときに、リードヘッドの再生出力の信号振幅の経時変化の様子を調べたものである。ここで、測定対象のディスクドライブとしては、次の２枚のディスク媒体を組み合わせて使用したドライブである。即ち、ディスク媒体の垂直磁気記録層の磁気特性を示すＭＨループにおいて、第二象現での磁化反転開始磁界（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）の大きさが、２０００×（１／４π）×１０３Ａ／ｍのディスク（Ｃ）と、０．５×１０００×（１／４π）×１０３Ａ／ｍのディスク（Ｄ）の２種類である。各ディスクの記録磁性層２０の厚みは２０ｎｍ，軟磁性層２１の厚みは１００ｎｍである。
【００４８】
図７は、ディスク（Ｄ）を使用したディスクドライブでの測定結果を示す。リセスさせたサンプルの測定結果７１から明白であるように、再生信号の経時劣化は見とめられない。これに対して、リセス量０のサンプルの測定結果７０では、再生信号の経時的な減衰が見られる。
【００４９】
図７に示す測定結果７０，７１から、リセス量が０の場合には、ハード磁性膜部３１２の一辺がディスク媒体面近くで露出しているため、このハード磁性膜部３１２の着磁むらなどによる一定の漏れ磁界がディスク媒体に加わり、その磁化情報を劣化させてしまうためであると推定される。ただし、ハード磁性膜部３１２の磁化はトラック幅方向に着磁してあるため、ディスク媒体側への漏れ磁界は必ずしも強いわけではない。このため磁化反転開始磁界（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）の大きさが大きいディスク媒体（Ｃ）の場合には、このような問題は生じにくい。実際に、ディスク媒体（Ｃ）を使用したディスクドライブでは、ライトヘッドの先端のハード磁性膜部３１２のリセスの有無に依らず、リードヘッドからの再生信号振幅の経時劣化現象は見られなかった。
【００５０】
さらにリセス量を変化させた場合の測定結果を、図８及び図９を参照して説明する。
【００５１】
図８は、ディスク（Ｄ）を使用したディスクドライブでの測定結果を示す。この測定結果は、ハード磁性膜部３１２のリセス量を変化させた場合に、振幅劣化度の変化を示したものである。リセス量が０．０２ｕｍ以上で改善効果が見られ、リセス量が大きくなるほど信号の振幅低下は見られなくなる。
【００５２】
図９は、ディスク（Ｃ）を使用したディスクドライブでの測定結果を示す。この測定結果は、ディスク媒体上の特定トラック上で記録再生を１０周分繰り返す毎に、トラック上のヘッド位置決め誤差量を測定した結果である。この測定結果では、逆にリセスが小さいほど位置決め動作は安定で、リセス量が０．４ｕｍ以上では、ハード磁性膜部３１２の着磁効果は見られず、位置決め動作は悪化してしまう。これは、リセス量が大きいほど、ディスク媒体へのハード磁性膜部３１２からの漏れ磁場は小さくなるが、同時に軟磁性膜部３１１の先端部の磁区制御が出来にくくなるためである。これらの結果は、軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との間に挟む非磁性層３１０の有無に依らず共通して見られた。
【００５３】
以上要するに、本実施形態の構造では、ハード磁性膜部３１２のディスク媒体の対向面からのリセス量は、０．０２ｕｍから０．４ｕｍの範囲で効果的である。即ち、ハード磁性膜部３１２からディスク媒体への漏れ磁場を抑制することが可能となる。特に、ディスク媒体の磁化反転開始磁界（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）が小さいディスク媒体と組合せた時に、その効果が見られた。
【００５４】
（第３の実施形態）
図１０は、第３の実施形態に関するライトヘッドの記録磁極部１００の構造を示す図である。本実施形態の記録磁極部１００は、軟磁性膜部３１１の両側で、２枚のハード磁性膜部３１２を、ディスク媒体２のトラック幅方向（矢印１０）に直交するように配置させた構造である。換言すれば、記録磁極部１００は、軟磁性膜部３１１を中間層として、その軟磁性膜部３１１の厚み方向の両側にそれぞれハード磁性膜部３１２を配置させた積層構造である。
【００５５】
ハード磁性膜部３１２からの磁区安定化作用をより強くして、軟磁性膜部３１１の磁化を安定化することが可能である。この場合、軟磁性膜部３１１の膜厚は、例えば０．２ｕｍ程度である。
【００５６】
また、軟磁性膜部３１１と、各ハード磁性膜部３１２とのそれぞれ間に非磁性中間層を介在させる構造でもよい。このような構造であれば、軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との間の交換結合磁界を遮断し、静磁気結合効果により軟磁性膜部３１１の磁区を安定化できる。
【００５７】
（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態に関するライトヘッドの記録磁極部１１０の構造を示す図である。本実施形態の記録磁極部１１０は、軟磁性膜部３１１の両側で、２枚のハード磁性膜部３１２を、ディスク媒体２のトラック幅方向（矢印１０）に配置させた構造である。なお、各ハード磁性膜部３１２は、予めトラック幅方向に一様に磁化されている。
【００５８】
このような構造であれば、軟磁性膜部３１１に対して、ハード磁性膜部３１２により交換結合力と静磁気結合力が同方向に働くため、軟磁性膜部３１１の磁区をより安定化できる。
【００５９】
（変形例）
図１２は、第４の実施形態の変形例に関する記録磁極部１２０の構造を示す図である。本変形例は、軟磁性膜部３１１に対して、その上面あるいは下面に、高さ位置がずれた状態で、トラック幅方向に２枚のハード磁性膜部３１２を配置した構造である。この場合、ハード磁性膜部３１２と軟磁性膜部３１１との接合部は、端部のみでも良いし、一部が折り重なったＡｂｕｔｔ構造を採用してもよい。
【００６０】
この構造は、軟磁性膜部３１１を製膜後の平坦化処理後に、ハード磁性膜部３１２を製膜するという製造工程の手順を採用できる。従って、図１１に示す構造と比較して、相対的に製造プロセスを容易にできる長所を持つ。
【００６１】
図１３は、第４の実施形態での記録磁極部１１０として、図１７に示すサンプルａからｈの仕様において、軟磁性層２１の厚みが１００ｎｍのディスク媒体を使用したディスクドライブでの測定結果を示す。この測定結果は、ディスク媒体上の特定トラック上で記録再生を１０周分繰り返す毎に、トラック上のヘッド位置決め誤差量を測定した結果である。この測定結果では、全てのサンプルで位置決め誤差量は１２ｎｍ以下であり、記録回数に応じた誤差量の増加も全く見られなかった。
【００６２】
また、図１２に示す変形例の場合でも、同様の測定結果を得られる。なお、本構造では、ハード磁性膜部３１２の厚みを０．１ｕｍ，軟磁性膜部３１１とハード磁性膜部３１２との折り重なる部分の長さを０．０５ｕｍとしている。
【００６３】
（第５の実施形態）
図１４は、第５の実施形態に関するライトヘッドの記録磁極部１４０の構造を示す図である。本実施形態の記録磁極部１４０は、軟磁性膜部３１１に対して、２枚のハード磁性膜部３１２の位置をディスク媒体２の対向面からリセスさせた構造である。
【００６４】
このような構造の場合でも、前述の図６に示す構造と同様に、２枚のハード磁性膜部３１２からディスク媒体への漏れ磁場を抑制することができる。具体例として、ハード磁性膜部３１２の厚みを０．０５ｕｍとして、リセス量を変化させた場合の再生信号振幅の経時変化の様子を調べた。この結果からは、リセス量が０．０２ｕｍ以上で再生信号振幅低下を抑制でき、リセス量０．３ｕｍ以下では位置決め動作の安定性も同時に制御可能である。
【００６５】
（第６の実施形態）
図１５は、第６の実施形態に関するライトヘッドの記録磁極部１５０の構造を示す図である。本実施形態の記録磁極部１５０は、各ハード磁性膜部３１２と軟磁性膜部３１１との直接接合部を、ディスク媒体の対向面の先端部のみに絞り込んだ構造である。即ち、２枚のハード磁性膜部３１２と、軟磁性膜部３１１との直接の接合部が、ディスク媒体の対向面からの奥行き方向に対し、ハード磁性膜部３１２の奥行き長さよりも短く、かつディスク媒体の対向面部側のみに限定されている構造である。このような構造により、ハード磁性膜部３１２による着磁位置をヘッド先端部のみに限定することにより、より複雑な磁区構造をとる軟磁性膜部３１１の磁区制御を実現することができる。
【００６６】
前述の図１２に示す構造は、要するに軟磁性膜部３１１の全体の磁化を制御する構成である。この場合、軟磁性膜部３１１がＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＴａＺｒなどの微結晶材料に対しては問題ないが、一定の磁壁距離と、複雑な磁壁を構成しやすいＣｏＺｒＮｂやＣｏＦｅなどの非結晶系材料に対しては、逆に本来の磁区の流れをさえぎる着磁をする場合が生じる。特に、記録磁極部の形状が３次元的に複雑になるほど、こうした問題が新たに生じることが懸念される。
【００６７】
そこで、図１７に示すサンプル（ｈ）のＣｏＦｅを軟磁性材料として、図１２の構造と、図１５の構造との特性の比較試験を行った。試験はディスク（Ｃ）を使用するディスクドライブを想定している。ここでは、１０００回の記録再生毎の振幅ばらつきを測定した。この結果では、図１２の構造のヘッドでは、振幅ばらつきが標準偏差で４．８％あったのに対し、図１５の構造のヘッドでは振幅ばらつきの標準偏差は０．４％であった。
【００６８】
以上のように用途に応じては、ヘッド先端部でのハード磁性膜部３１２と軟磁性膜部３１１との接合位置を調節することが有効である。特に、ディスク媒体の磁化反転開始磁界（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ  ｆｉｅｌｄ）が小さいディスクドライブでは、ハード磁性膜部３１２の位置をリセスさせたものが有効である。逆に、ヘッドの軟磁性材料によらず安定な記録動作を行うためには、ハード磁性膜部３１２と軟磁性膜部３１１との接合位置を先端のみによせることが有効である。
【００６９】
なお、各実施形態は、垂直磁気記録方式のディスクドライブを想定したが、ディスク媒体を使用するドライブ以外に、磁気テープなどのほかの種類の磁気記録媒体を使用するドライブにも適用できる。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、垂直磁気記録方式での安定した記録動作を実現する磁気ヘッドを使用した磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に関する磁気ヘッドに含まれる記録磁極部の構造を示す図。
【図２】同実施形態に関する垂直磁気記録方式の磁気記録動作を説明するための図。
【図３】同実施形態に関する垂直磁気記録方式のディスクドライブの構成を示す図。
【図４】同実施形態の効果を説明するためのヘッド位置決め動作の測定例を示す図。
【図５】同実施形態の効果を説明するための非磁性層の厚みに関する測定例を示す図。
【図６】第２の実施形態に関する記録磁極部の構造を示す図。
【図７】第２の実施形態の効果に関するリセスの有無に応じた測定結果を示す図。
【図８】第２の実施形態の効果に関するリセス量の変化に応じた測定結果を示す図。
【図９】第２の実施形態の効果に関するリセス量の変化に応じた測定結果を示す図。
【図１０】第３の実施形態に関する記録磁極部の構造を示す図。
【図１１】第４の実施形態に関する記録磁極部の構造を示す図。
【図１２】第４の実施形態の変形例に関する図。
【図１３】第４の実施形態の効果を説明するためのヘッド位置決め動作の測定例を示す図。
【図１４】第５の実施形態に関する記録磁極部の構造を示す図。
【図１５】第６の実施形態に関する記録磁極部の構造を示す図。
【図１６】各実施形態の効果を説明するためのサンプル仕様を示す図。
【図１７】各実施形態の効果を説明するためのサンプル仕様を示す図。
【符号の説明】
２…ディスク媒体、３…磁気ヘッド、４…アクチュエータ本体、
５…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、６…回路基板、７…スピンドルモータ、
２０…垂直磁気記録層、２１…軟磁性層、３１…記録磁極部、３２…記録ヨーク部、３３…励磁コイル、３４…リターンヨーク部、３１０…非磁性層、
３１１…軟磁性膜部、３１２…ハード磁性膜部。
【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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