(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体（３０，３２）と共に使用するための垂直記録ヘッド（１０）において、
先端（１６）を有する主磁極（１４）と、
前記主磁極（１４）に接続され、該主磁極（１４）より厚さの厚いヨーク（１２）と、
前記ヨーク（１２）を少なくとも部分的に取り囲み、主磁極先端（１６）に近接して位置付けされ、電流が流れると前記磁気記録媒体（３０）中にバックグラウンド磁界を生成する導電性磁化コイル（２０）と
を備え、前記導電性磁化コイル（２０）に流れる電流は、前記主磁極先端（１６）が磁気飽和を生じ、該磁気飽和した前記磁極先端（１６）が発生する磁界と前記バックグランド磁界との相互作用で、前記磁気記録媒体（３０，３２）への書き込みを可能とする垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項２】
磁化コイル（２０）が少なくとも部分的に主磁極を取り巻いている、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項３】
前記磁化コイル（２０）が、前記ヨーク（１２）から離されている、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項４】
前記磁化コイル（２０）が前記ヨーク（１２）に直接的に隣接している、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項５】
前記磁化コイル（２０）が前記ヨーク（１２）の外部表面に少なくとも部分的に埋め込まれている、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項６】
前記主磁極（１４）の厚さに対する前記ヨーク（１２）の厚さの比が、１０：１より小さい、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項７】
前記主磁極（１４）の厚さに対する前記ヨーク（１２）の厚さの比が、２：１から５：１である、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項８】
前記磁化コイル（２０）の、前記主磁極（１４）で画成される軸から測った半径方向寸法Ｒと、該磁化コイル（２０）の、該磁化コイル（２０）自身から磁極先端（１６）まで前記主磁極（１４）と平行な方向に測った磁極先端距離Ｄとの比Ｒ：Ｄは、１：１から１０：１である、請求項２に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項９】
前記半径方向寸法Ｒは、０．１から５ミクロンである、請求項８に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１０】
前記磁極先端距離Ｄは、０．１から５ミクロンである、請求項８に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１１】
前記バックグラウンド磁界が１００ガウスより大きい、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１２】
前記バックグラウンド磁界が１，０００ガウスより大きい、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１３】
バックグラウンド磁界が２，０００ガウスより大きい、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１４】
バックグラウンド磁界が、５，０００ガウスから１０，０００ガウスまでである、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１５】
バックグラウンド磁界の強度をＨbとし、主磁極先端で生成される磁界の強度をＨpとすると、Ｈb：Ｈpの比率が、１：１０から１０：１までである、請求項１に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１６】
Ｈb：Ｈpの比率が、４：１０から３：１までである、請求項１５に記載の垂直記録ヘッド（１０）。
【請求項１７】
磁気記録装置であって、
複数のデータ記憶トラックを有する上部層（３０）、および該データ記憶トラックに比較して軟磁性である下部層（３２）を備えた磁気記録媒体（３０，３２）と、
先端（１６）を有する主磁極（１４）、該主磁極（１４）に接続されかつ該主磁極（１４）より大きい厚さのヨーク（１２）ならびに該ヨーク（１２）を部分的に取り囲み、かつ前記磁極先端（１６）に近接して位置付けされた導電性磁化コイル（２０）を備え、前記磁気記録媒体（３０，３２）上の浮上高に位置付けされ、かつ、磁化コイル（２０）に電流が流れると、前記磁気記録媒体（３０，３２）中にバックグラウンド磁界を生成する記録ヘッド（１０）とを備え、前記導電性磁化コイル（２０）に流れる電流は、前記主磁極先端（１６）が磁気飽和を生じ、該磁気飽和した主磁極先端（１６）が発生する磁界と前記バックグラウンド磁界との相互作用で、前記磁気記録媒体（３０，３２）への書き込みを可能とする、磁気記録装置。
【請求項１８】
前記磁化コイル（２０）が少なくとも部分的に前記主磁極（１４）を取り巻いている、請求項１７に記載の磁気記録装置。
【請求項１９】
前記磁化コイル（２０）の、前記主磁極（１４）によって画定される軸から測定した半径寸法Ｒと、該磁化コイル（２０）の、該主磁極軸に平行の方向に、該磁化コイル（２０）から該磁極先端（１６）まで測定した磁極先端距離Ｄとの比Ｒ：Ｄが、１：１から１０：１までである、請求項１８に記載の磁気記録装置。
【請求項２０】
前記バックグラウンド磁界の強度がＨbであり、該主磁極先端（１６）で生成される磁界の強度がＨpであり、Ｈb：Ｈpの比率が、１：１０から１０：１まである、請求項１８に記載の磁気記録装置。
【請求項２１】
前記磁化コイル（２０）が、電流が磁化コイル（２０）を流れる際に生成するバックグラウンド磁界の他に、主磁極先端（１６）に磁界を生成する、請求項１７に記載の磁気記録装置。
【請求項２２】
磁気記憶媒体（３０，３２）上にデータを記憶させる方法であって、
先端（１６）を有する磁気透過性主磁極（１４）を用意する段階と、
前記主磁極（１４）に接続された、該主磁極（１４）の厚さより大きい厚さのヨーク（１２）を用意する段階と、
前記ヨーク（１２）を部分的に取り囲み、該主磁極先端（１６）に隣接する導電性磁化コイルを用意する段階と、
前記主磁極に隣接して磁気記憶媒体（３０，３２）を用意する段階と、
前記主磁極（１４）が磁気飽和するに充分な程度に前記磁化コイルに電流を流す段階と、
前記主磁極（１４）から前記磁気記憶媒体（３０，３２）へ磁界を指向させる段階と、
前記主磁極（１４）から前記磁気記憶媒体（３０，３２）中にバックグラウンド磁界を追加生成する段階とを含み、
前記磁気飽和した主磁極先端（１６）からの磁界と前記バックグラウンド磁界との相互作用で、前記磁気記憶媒体（３０，３２）上への書き込みが可能である、磁気記憶媒体（３０，３２）上にデータを記憶させる方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、１９９９年９月２０日出願の米国仮特許出願第６０／１５４，８８０号の利益を主張するものである。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は、磁気記憶媒体と共に使用するための記録ヘッドに関し、さらに詳細には、磁気媒体中にバックグラウンド磁界を生成する垂直記録ヘッドに関する。
【０００３】
（背景情報）
垂直磁気記録ヘッドは、ハード・ディスク・ドライブ・システムに使用するために開発されたものである。Ａｓｈｉｋｉらへの米国特許第４，４３８，４７１号、Ｂｏｎｉｎらへの第４，５４１，０２６号、Ｔｏｄａらへの第４，５４６，３９８号、Ｈｏｓｏｋａｗａへの第４，５７５，７７７号、Ｋａｎａｉらへの第４，６１３，９１８号、Ｓａｗａｄａらへの第４，６４９，４４９号、Ｌａｚｚａｒｉへの第４，７３１，１５７号、Ｋａｎａｍｉｎｅらへの第４，９７４，１１０号、およびＮａｋａｍｕｒａらへの第５，７３８，９２７号に、いくつかの垂直記録ヘッドの例が記載されている。
【０００４】
ハード・ディスク・ドライブのデータ記憶密度を増すために、磁気異方性の強い磁気媒体の使用が提案されているが、異方性の強い媒体は、例えば５，０００エルステッドを優に超える、極端に高い保磁力を示す。従来の垂直磁気記録ヘッドでは、このように保磁力の高い媒体には記録させることができない。
【０００５】
本発明は前述の観点から開発されたものであり、従来技術の他の欠陥に対処するものである。
【０００６】
（発明の概要）
本発明により、磁気記録媒体中にバックグラウンド磁界を生成するように構成され、かつ、位置決めされた磁界発生コイルを有する磁気記録媒体と共に使用するための磁気記録ヘッドが提供される。磁気記録ヘッドは、垂直構成を含むことが好ましい。本発明によれば、垂直記録ヘッドにより補足磁界が生成され、従来の垂直記録ヘッドに比べて記録磁界が強くなっている。そのような用途に限定するものではないが、本発明による垂直記録ヘッドは、特にコンピュータ・ハード・ディスク・ドライブに有用である。
【０００７】
典型的な垂直記録ヘッドは、主磁極、主磁極に磁気結合された対向磁極、および主磁極を取り巻く導電性磁化コイルを備えている。通常、対向磁極の底部の表面積は、主磁極の先端表面積より著しく広くなっている。好ましい実施形態では、磁化コイルを流れる電流が、主磁極先端を通る磁束を生成し、かつ、記録媒体中にバックグラウンド磁界を生成している。
【０００８】
この垂直記録ヘッドと共に使用するための典型的な磁気記録媒体は、非磁気変態によって分離された複数の磁気透過性トラックを有する上部層、および磁気透過性下部レベルを備えている。下部レベルは、トラックと比較すると軟磁性である。
【０００９】
磁気記録媒体に書き込むために、記録ヘッドは、浮上高として知られる距離だけ、磁気記録媒体から離されている。磁気記録媒体は、記録ヘッドが磁気記録媒体のトラックを追従するように、記録ヘッドの先を移動し、先ず対向磁極の下を通過し、続いて主磁極の下を通過する。電流がコイルを通って流れ、主磁極内に磁束が生成される。磁束は、主磁極先端からトラックを通過して下部層中に入り、対抗磁極に達することになる。主磁極先端で生成される磁界の他に、本発明による補足磁界が生成される。磁極先端からの磁束とコイルからの磁束の結合により、トラック内の磁界が記録ヘッドの磁束と整列する。電流の方向が変化すると、記録ヘッドによって生成される磁束の方向が変化し、したがって磁気記録媒体内部の磁界が変化する。
【００１０】
本発明の一態様により、先端を有する主磁極および導電性磁化コイルを備えた垂直記録ヘッドが提供される。導電性磁化コイルは、主磁極先端に十分に近接して位置決めされており、電流が磁化コイルを流れると、磁気記録媒体中にバックグラウンド磁界が生成される。
【００１１】
本発明の他の態様により、磁気記録媒体および記録ヘッドを備えた磁気記録装置が提供される。磁気記録媒体は、複数のデータ記憶トラックを有する上部層、およびデータ記憶トラックと比較して軟磁性である下部層を備えている。記録ヘッドは、先端を有する主磁極および導電性磁化コイルを備えている。導電性磁化コイルは、主磁極先端に十分に近接して位置決めされており、記録ヘッドが磁気記録媒体上の浮上高の位置に置かれ、電流が磁化コイルを流れると、磁気記録媒体中にバックグラウンド磁界が生成される。
【００１２】
本発明のさらに他の態様により、磁気記憶媒体上にデータを記憶させる方法が提供される。上記方法には、磁気透過性主磁極を用意する段階、主磁極に隣接する磁気記憶媒体を用意する段階、主磁極から磁気記憶媒体へ磁束を導く段階、および磁気記憶媒体中にバックグラウンド磁界を追加生成する段階が含まれている。
【００１３】
本発明のこれらおよび他の態様は、以下の説明からより明らかになるであろう。
【００１４】
（詳細な説明）
本発明の好ましい実施形態により、磁気記録媒体と共に使用するための垂直記録ヘッドが提供される。本明細書において使用するように、「記録ヘッド」は、読取りおよび／または書込みオペレーション用に適合したヘッドを意味している。
【００１５】
本発明は、従来のハード・ディスク・ドライブ・システムが抱える幾つかの問題を解決するために開発されたものである。ハード・ディスク・ドライブ・システムに使用されている粒状磁気記録媒体は、粒子の異方性エネルギー（Ｋu×Ｖ、Ｖは粒子の体積）が、熱的揺らぎのエネルギーｋＴに匹敵するようになると、集合常磁性不安定の影響を受けやすくなる。記録密度を増すためには、粒度の不断の細分化が必要である。媒体を熱的に安定に保つためには、異方性の強い材料が望ましい。例えば、Ｃｏ50Ｐｔ50のＬ１０位相の異方性エネルギーは（ＣｏＣｒ媒体のＫu＝  〜１０5Ｊ／ｍ3と比較すると）、Ｋu＝４×１０6Ｊ／ｍ3である。このような高異方性により、粒子が熱的に不安定になる臨界粒度が１ｎｍ未満に縮小される。このような材料を記録媒体に利用することにより、潜在的に１００ギガビット／６．４５ｃｍ2（１インチ2）を優に超える記録密度に増加させることができる。しかし、高異方性媒体の利用を妨げている主な障害は、このような媒体が、例えば５，０００エルステッドを超える例外的な高保磁力を示すことである。
【００１６】
従来の垂直記録ヘッドが生成する磁界の大きさは、ヨーク材の飽和モーメントによって制限されている。図１は、磁極材としてＦｅＡｌＮ（飽和モーメント２テスラ）を利用した従来の単極垂直ヘッドに対する、磁界強度の磁極先端すなわちエア・ベアリング表面（ＡＢＳ）からの距離への依存性を示すグラフである。ＡＢＳからの距離が１５ｎｍを超えると、磁界は５，０００エルステッド未満に低下する。したがってこの構造は、保磁力が５，０００エルステッド以上の媒体上への記録のためには不十分である。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態による単極垂直記録ヘッド１０の概略を示したものである。垂直記録ヘッド１０は、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＮｉＦｅ、ＦａＡｌＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、またはこれらの材料の複数の層すなわち積層物を含むその他の任意の種類の軟磁性体など、磁気透過性の材料でできたヨーク１２を備えている。主磁極先端１６を備えた主磁極１４が、ヨーク１２から延びている。主磁極１４は、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮ、またはこれらの材料の複数の層を含むその他の任意の種類の軟磁性体など、任意の適当な磁気透過性材料で作ることができる。対向磁極１８が主磁極１４に磁気結合されている。本発明によれば、導電性磁化コイル２０がヨーク１２および主磁極１４を取り巻いている。図２に示すように、磁化コイル２０は、主磁極先端１６の近くに配置されている。電気接続部２２を介して、コイル２０に電流が供給される。磁化コイル２０は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、またはその他の任意の高導電率材料または合金など、任意の適当な導電材料で作ることができる。
【００１８】
垂直記録ヘッド１０は、図２に示すように、硬磁性記録層および軟磁性下部層３２を備えた磁気記憶媒体上に位置付けされている。擬似ダイヤモンドカーボンなどの保護被覆３３が、記録層３０を覆って塗布されている。記録オペレーションの間、磁気媒体は、図２に示す矢印の方向に移動する。
【００１９】
記録層３０は、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ、またはその他の高異方性六角Ｃｏ含有合金など、任意の適当な硬磁性材料で作ることができる。また、記録層３０は、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｄ、ＦｅＰｄ、またはその他の高異方性Ｌ１０材料で作ることもできる。また、Ｃｏ／Ｐｄ、ＣｏＢ／Ｐｄ、ＣｏＣｒ／Ｐｄ、ＣｏＣｒＰｔ／Ｐｄ、ＣｏＣｒＰｄ／Ｐｔ、ＣｏＢ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｄ、およびＦｅ／Ｐｔなどの高異方性材料を、記録層３０として使用することもできる。さらに、Ｂａフェライトなどの高異方性フェライトを、記録層３０として使用することもできる。記録層３０のための好ましい材料には、ＣｏＰｔ、ＦｅＰｔ、ＣｏＰｄ、ＦｅＰｄ、およびＣｏ／ＰｔとＣｏ／Ｐｄを多層にしたものなどのＬ１０材料がある。記録層の異方性エネルギーＫuは比較的大きく、例えば約１０6ｊ／ｍ3を超えている。例えば、異方性エネルギーＫuのレベルが約１０6ｊ／ｍ3から約１０8ｊ／ｍ3までの記録層を使用することができる。また、記録層は、５，０００エルステッドを超える、例えば８，０００エルステッドあるいは１０，０００エルステッドを超える比較的高い保磁力を有している。下部層３２は、ＦｅＡｌＮ、ＦｅＴａＮ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＮ、またはその他の高モーメント軟磁性材料、あるいはこれらの材料の複数の層を含む軟磁性膜など、任意の適当な軟磁性材料で作ることができる。
【００２０】
図３は、図２の垂直記録ヘッド１０の一部の拡大図であり、ヨーク１２、主磁極１４、および磁化コイル２０の寸法の詳細が示されている。磁化コイル２０の半径寸法Ｒは、ヨーク１２の中心、すなわち主磁極１４の縦軸から測定した半径寸法Ｒである。コイル２０は、主磁極先端１６から、主磁極１４の縦軸に平行（記録層３０の表面に直角）に測定した距離Ｄの位置に位置付けされている。主磁極先端１６は、保護層３３の上部表面上の浮上高Ｈの位置に位置付けされている。主磁極先端１６は、記録ヘッド１０のエア・ベアリング表面部分を形成することが好ましい。磁化コイル２０は、記録層３０の上部表面から、主磁極１４の縦軸に平行に測定した距離Ｚの位置に位置決めされている。距離Ｚは、距離ＤとＨの和に、保護層３３の厚さを加えたものに等しい。図３にさらに示しているように、ヨーク１２の厚さはＴyであり、Ｔyは、主磁極１４の厚さＴpより大きいことが好ましい。
【００２１】
寸法Ｒ、Ｄ、Ｈ、Ｚ、Ｔy、およびＴpは、電流がコイル２０を流れる際に、記録層３０中に十分なバックグラウンド磁界が生成されるよう、本発明に従って選択されることが好ましい。多くの垂直記録ヘッド構成に対して、Ｒの好ましい範囲は、約０．１ミクロンから約５ミクロンまでであり、Ｄの範囲は、約０．１ミクロンから約５ミクロンまで、Ｈの範囲は、ゼロから約０．１ミクロンまでである。また、Ｚの範囲は、約０．１ミクロンから約５ミクロンまでである。ヨークの厚さＴyは、通常約０．１ミクロンから約５ミクロンまでであり、好ましくは約０．１ミクロンから約１ミクロンまでである。主磁極の厚さＴpは、約０．０１ミクロンから約０．５ミクロンまでであり、好ましくは約０．０１ミクロンから約０．１ミクロンまでである。
【００２２】
本発明によれば、必要なバックグラウンド磁界を記録層３０中に生成するために、以下でさらに詳細に説明するように、距離Ｄに対するコイルの半径寸法Ｒの比率は、制御されることが好ましい。通常、Ｒ：Ｄの比率の範囲は、約１：１から約１０：１までであり、好ましくは約１：１から約５：１までである。また、磁極の厚さＴpに対するヨークの厚さＴyの比率も制御されている。好ましいＴy：Ｔpの比率の範囲は、約１：１から約１０：１までであり、さらに好ましいＴy：Ｔpの比率の範囲は、約２：１から約５：１までである。
【００２３】
図２および図３に示す磁化コイル２０は、単一円形巻線を備えているが、多重巻線および／または他のコイル形状を使用することもできる。例えばコイル２０は、正方形であっても、長方形、螺旋状、あるいは直線状等々であっても良い。同様に、ヨーク１２および主磁極１４の断面形状も、円形、正方形、長方形、または類似の形状を取ることができる。図２および図３に示すように、磁化コイル２０は、ヨーク１２および主磁極１４を取り巻いていることが好ましいが、十分なバックグラウンド磁界が生成される限り、ヘッド１０上の異なる位置にコイルを配置することができる。また、好ましくはないが、コイル２０の代わりに永久磁石を使用することもでき、あるいは永久磁石を追加することもできる。
【００２４】
図４および図５は、本発明による代替コイル構成の概略を示したものである。図４に示す実施形態では、導電性磁化コイル２４は、ヨーク１２の外部表面を取り巻き、かつ、ヨーク１２の外部表面に接触して位置決めされている。図５に示す実施形態では、導電性磁化コイル２６は、ヨーク１２の外部表面を取り巻き、かつ、ヨーク１２の外部表面の周囲を巡らしている凹み部分２８に埋め込まれている。図４および図５では、磁化コイル２４および２６の各々は、ヨーク１２を取り巻く単一巻線として示されている。これに代えて、多重コイル巻線を使用することもできる。図４および図５に示す磁化コイル２４および２６は、正方形の断面であるが、長方形、円形など任意の他の適当な断面形状を使用することもできる。磁化コイル２０、２４、および２６の断面の厚さの範囲は、通常約０．０１ミクロンから約５ミクロンまでであり、好ましくは約０．１ミクロンから２ミクロンまでである。
【００２５】
図２から図５に示す実施形態では、磁極先端１６は、平らな表面を備えている。これに代えて、この設計は、本明細書に援用する、２０００年９月１９日出願の「Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  Ｈｅａｄ  Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  Ｃｏｎｃａｖｅ  Ｔｉｐ」という名称の米国特許出願第＿＿＿＿＿号に記載されている凹面磁極先端などの凹面磁極先端設計を有する垂直記録ヘッドと組み合わせることができる。
【００２６】
本発明によれば、必要なバックグラウンド磁界強度を記録層３０に生成するために、磁化コイル２０への供給電流の量が制御される。通常、バックグラウンド磁界は１００ガウスより大きく、１，０００ガウスあるいは２，０００ガウスを超えることが好ましい。記録層３０におけるバックグラウンド磁界の範囲は、記録層３０の磁気特性に応じて、通常約１００ガウスから約２０，０００ガウスまでであり、好ましくは約１，０００ガウスから約１５，０００ガウスまで、さらに好ましくは約５，０００ガウスから約１０，０００ガウスまでである。バックグラウンド磁界により、記録層３０の保磁力が有効に低減される。記録層３０の保磁力はＨcで定義され、バックグラウンド磁界により、保磁力Ｈcが、Ｈbで定義されるより小さい値に有効に低減される。好ましいＨb：Ｈcの比率の範囲は、約１：１０から約９：１０までであり、さらに好ましくは約３：１０から約８：１０までである。特に好ましい実施形態では、Ｈb：Ｈcの比率は、約５：１０である。
【００２７】
本発明のさらに他の態様によれば、主磁極先端１６の部分で生成される磁界強度Ｈpに関連して、バックグラウンド磁界Ｈbのレベルが制御される。Ｈb：Ｈpの比率は、好ましくは約１：１０から約１０：１までであり、さらに好ましくは約４：１０から約３：１までである。特定の例として、５，０００エルステッドの磁極先端保磁力Ｈp、および８，０００エルステッドのバックグラウンド保磁力Ｈbを生成する本発明による記録ヘッドを用いて、保磁力が１０，０００エルステッドの記録層に書き込むことができる。したがって、磁極先端から生成される磁束だけでは記録層に書き込むには不十分であっても、十分なバックグラウンド磁界により、記録層の動的保磁力が有効に低減されるため、記録層への書き込みが可能である。
【００２８】
磁束は、磁極先端が完全に飽和しない限り、主として磁極先端内に集中する。単極ヘッドを動作させるための標準的な方法は、磁極先端を完全に飽和させる電流値ＩSATを選定することである。飽和した磁極によって生成される磁界が局部化され、記録層内部における勾配によって最小ビット・セル・サイズが決定される。コイルを流れる電流がさらに、ΔＩ（ΔＩ＝Ｉ−ＩSAT）だけ増加すると、生成される余分の磁束は、もはや磁極先端内に限定されなくなる。追加磁界ΔＢの大きさは、ΔＩに比例している。記録層中の極めて広い領域に渡って磁束が広がり、その広さは、コイルが記録層に比較的接近しているため、コイルの直径によって決まる。ΔＢの大きさは、コイルを流れる電流によって微調整することができる。単巻きコイルの場合、ΔＢの大きさは、
【数１】
0004746232.tif 000002
によって与えられる。上式で、Ｒはコイルの半径であり、ｚは、コイルから硬層までの距離である。Ｒ＝０．２μｍ、ｚ＝０．１μｍの場合、単巻きコイルを使用すると、約２５エルステッド／ｍＡの分解能で、１テスラ（１０，０００エルステッド）を超えるバックグラウンド磁界を、４００ｍＡという小さい電流で発生させることができる。
【００２９】
追加バックグラウンド磁界ΔＢが存在することにより、記録層の保磁力が有効に低減される。追加バックグラウンド磁界ΔＢにより、利用可能な軟材料をベースにしたヘッドを使用して、高保磁力媒体上に書き込むことができる。データ転送速度が速いため、このようなバックグラウンド磁界を導入することにより、静的保磁力より遥かに高い動的保磁力を左右することができる。
【００３０】
図６は、様々なコイル電流値に対する、境界エレメント・ソルバーＡｍｐｅｒｅｓを使用した磁界シミュレーションの結果を示したものである。Ｉ＝５０ｍＡ（＝ＩSAT）およびＩ＝２００ｍＡ（ΔＩ＝１５０ｍＡ）における磁界プロファイルが示されている。飽和電流ＩSATにさらに１５０ｍＡの電流を追加することにより、４，０００エルステッドのバックグラウンド磁界が生成される。このバックグラウンド磁界は、記録済みのビット・パターンを消去するには必ずしも十分ではないが、このバックグラウンド磁界により、磁極先端の書込み磁界が有効に増加し、有効媒体保磁力が減少する。
【００３１】
試験は、この設計性能を確認するために実施されたものである。図７は試験の概略を示したものである。コイルがＡＢＳに極めて近接して配置された場合のコイルからのバックグラウンド磁界をシミュレートするために、磁極先端３６すなわちライタのエア・ベアリング表面から遠く離れて配置された磁気コイル３５を有する従来の垂直ライタ３４が、外部磁界源３８（２，０００エルステッドを超える漂遊磁界を生成することができる強希土類ベース永久磁石）と組み合わせて使用されている。記録試験は、ＦｅＡｌＮの下部軟層上の、８，０００エルステッドを超える保磁力を有する２０層のＣｏ／Ｐｄ層からなる多層垂直媒体３０に対して実施され、先ず、多層垂直媒体が、大型電磁石を使用して生成された強磁界中で直流飽和（直流消去）された。期待通り、減磁界により、直流飽和媒体から漂遊磁界が放射されることはなく、その結果、読出し信号はゼロであった。次に、従来の垂直ライタによる記録が試行されたが、記録磁界の大きさが不十分であったため、記録することができなかった。記録の失敗は、読出し信号の欠落によるものであることが確認された。最後に、図７に略図で示すように、記録ヘッド上に、多層垂直媒体に極めて近接して小型永久磁石が配置され、別の記録試行が実施された。その結果は、図８に示す再生ビット・パターンが良好に記録された。図８に示す結果は、バックグラウンド磁界を適用することにより、記録媒体の異方性が、一時的に有効に低減されることを証明している。
【００３２】
この記録システムにより、媒体の保磁力が有効に低減される。これは、記録層に近接して配置される磁化コイルを利用してバックグラウンド磁界を生成することによって実現される。この記録システムは、例えば１００ギガビット／６．４５ｃｍ2（１インチ2）を超える極めて高い記録密度をサポートすることができる高保磁力／高異方性媒体上への書込みを可能にしている。したがって、記録プロセスを大きく変更する必要なく、高記録密度を実現することができる。
【００３３】
以上、本発明を説明するために、本発明の特定の実施形態について説明したが、特許請求の範囲の各クレームで定義される本発明から逸脱することなく、本発明の詳細の様々な変形形態を加えることができることは、当分野の技術者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  エア・ベアリング表面からの距離が増加すると磁界強度が著しく低下することを示す、従来の垂直記録ヘッドの磁界強度対エア・ベアリング表面からの距離を表すグラフである。
【図２】  本発明の実施形態によるバックグラウンド磁界生成コイルを備えた垂直記録ヘッドの部分略側面断面図である。
【図３】  図２の記録ヘッドの一部の拡大図である。
【図４】  本発明の実施形態による垂直記録ヘッドの磁極先端および磁気コイル構成の概略部分側断面図である。
【図５】  本発明の他の実施形態による垂直記録ヘッドの磁極先端および磁気コイル構成の概略部分側断面図である。
【図６】  バックグラウンド磁界が生成される垂直記録ヘッドの磁束密度と、バックグラウンド磁界が生成されない垂直記録ヘッドの磁束密度とを比較したグラフである。
【図７】  本発明による、バックグラウンド磁界を生成するための試験装置の概略部分側断面図である。
【図８】  図７に示す試験装置の有効性を示す、再生レベル対時間を表すグラフである。
【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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