(57)【要約】【課題】書込素子から発生する磁束の立ち上がり特性を精度よく評価する。【解決手段】薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法は、書込素子へのプリ・コンペンセイション処理をおこなわずに、記録媒体に磁気情報を記録し、非線形ビットシフトを測定する第１の測定ステップと、第１の測定ステップと異なる書込タイミングで、記録媒体に磁気情報を記録し、非線形ビットシフトを測定する第２の測定ステップと、測定された各非線形ビットシフトから、書込素子で発生する磁束の、記録媒体のビット長方向に対する傾きを求めるステップとを有している。【選択図】図３
2007334980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法であって、
前記書込素子へのプリ・コンペンセイション処理をおこなわずに、記録媒体に磁気情報を記録し、非線形ビットシフトを測定する第１の測定ステップと、
前記第１の測定ステップと異なる書込タイミングで、前記記録媒体に前記磁気情報を記録し、前記非線形ビットシフトを測定する第２の測定ステップと、
測定された各非線形ビットシフトから、前記書込素子で発生する磁束の、前記記録媒体のビット長方向に対する傾きを求めるステップと、
を有する特性評価方法。
【請求項２】
前記測定ステップの前に、前記記録媒体にＡＣイレーズをおこなうステップを有する、請求項１または２に記載の特性評価方法。
【請求項３】
前記磁気情報に対応する書込データ信号は、ダイビットパターンを有している、請求項１または２に記載の特性評価方法。
【請求項４】
前記第１の測定ステップと、前記第２の測定ステップと、前記傾きを求めるステップとを、前記書込素子に印加する記録電流の大きさを変えて複数回おこない、該記録電流に対する磁束の傾きの関係を求めることを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の特性評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法に関し、特に、書込素子で発生する磁束の立ち上がり特性の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置の面記録密度は、近年ますます増加しており、これに伴い、より高速度での記録が求められている。そのためには、回転する記録媒体の各ビットに対して、所定のタイミングで所定の磁束を正確に印加することが必要である。磁束は書込素子の磁極先端部から記録媒体に向けて放出されるが、磁束の成長は、書込素子への書込電流の印加に対して多少の時間遅れを伴う。このため、磁束の立ち上がり特性を改善することが重要であり、その前提として、磁束の立ち上がり特性を正確に評価することが必要となる。
【０００３】
従来から、書込素子から発生する磁束の特性を評価する方法が多数開示されている。たとえば、特許文献１には、カー(Kerr)効果を用いる方法が開示されている。書込素子からの磁束によって磁化された磁性膜に直線偏光されたレーザー光を照射すると、その反射光の偏光面は、カー効果により、磁化の強さに応じて入射光の偏光面に対して回転する。この回転角を検出することによって、磁性膜に与えられた磁界の大きさを測定することができる。
【０００４】
特許文献２には、ＭＦＭ（磁気力顕微鏡）を用いる方法が開示されている。この技術によれば、まず、記録ヘッドを用いて信号を記録媒体に記録する。次に、記録された信号のパターンを、ＭＦＭを用いて再生する。次に、再生されたパターンについてトラック幅を測定する。ＭＦＭを用いることによって、磁気情報を視覚化することができる。
【特許文献１】特開平８−５４４５２号公報
【特許文献２】特開２００２−２６９７０８号公報
【特許文献３】特開２０００−２８５４２３号公報
【特許文献４】特開平１０−２６９５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
カー効果を用いる方法は、磁性膜（記録媒体）の磁化特性を動的に測定することができるが、高価であり、また、近年の薄膜磁気ヘッドにおける書込電流の低下に伴い、解像度が不足する傾向にある。ＭＦＭを用いる方法はＭＦＭの解像度の制約によって、すでに現実的とはいえなくなっている。
【０００６】
本発明は、以上の状況に鑑みて、薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法を提供することを目的とする。本発明は、特に、書込素子から発生する磁束の立ち上がり特性を精度よく評価することのできる、簡便な手法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】
【０００７】
本発明の一実施態様によれば、薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法は、書込素子へのプリ・コンペンセイション処理をおこなわずに、記録媒体に磁気情報を記録し、非線形ビットシフトを測定する第１の測定ステップと、第１の測定ステップと異なる書込タイミングで、記録媒体に磁気情報を記録し、非線形ビットシフトを測定する第２の測定ステップと、測定された各非線形ビットシフトから、書込素子で発生する磁束の、記録媒体のビット長方向に対する傾きを求めるステップとを有している。
【０００８】
書込素子から発生する磁束の立ち上がり特性においては、磁束の勾配の大きさが重要である。磁束の勾配は非線形ビットシフトに依存しているため、非線形ビットシフトを測定することによって磁束の勾配を評価することができる。プリ・コンペンセイション処理をおこなわない場合と、おこなう場合の両ケースで非線形ビットシフトを測定すると、簡易な計算式で書込素子から発生する磁束の勾配の大きさを算出することができる。このため、本実施態様によれば、磁束の勾配の大きさを定量的に比較することができる。
【０００９】
本発明の他の実施態様によれば、第１の測定ステップと、第２の測定ステップと、傾きを求めるステップとを、書込素子に印加する記録電流の大きさを変えて複数回おこない、記録電流に対する磁束の傾きの関係を求めることを含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば書込素子から発生する磁束の勾配の大きさを簡便な方法で精度よく評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明は、従来から用いられているスピンスタンドを用いて実施することができる。図１は、本実施形態で使用するスピンスタンドの一例を示す。スピンスタンド１は、装置の支持台としてのべース２を備えている。磁気ディスクである記録媒体３は、ベース２に設けられたスピンドルモータ（図示せず）によって、任意の回転数で回転させられる。スピンスタンド１はまた、記録媒体３に磁気情報を記録・再生する薄膜磁気ヘッド４を備えている。薄膜磁気ヘッド４はキャリッジ５に支持され、キャリッジ５を搭載する回転ステージ６が回転することによって、記録媒体３を、あらかじめ決められた測定用トラックＴの幅を横切る方向に走査する。回転ステージ６は、平行移動するリニアステージ７に搭載されており、記録媒体３の回転中心とキャリッジ５の回転中心との距離を変更することができる。薄膜磁気ヘッド４には、結果を表示するディスプレー、メモリー、ＣＰＵ等を搭載した処理装置９が接続している。さらに、図示しないが、薄膜磁気ヘッド４を記録媒体３上からロード、アンロードするロードアンロード機構が備えられている。なお、スピンスタンド自体は一般的なＤＰテストが可能なテスターであれば特に制約はないが、後述する非線形ビットシフト（ＮＬＴＳ：Non-linear Transition Shift)が測定可能なタイプであることが望ましい。
【００１２】
ここで、図２を参照して、ＮＬＴＳについて説明する。図２は、記録媒体３の測定用トラックＴに、ダイビットパターンに対応する磁気情報が記録される状況を示している。ダイビットパターンとは、一対の連続する同一符号のビット（たとえば、１と１）が他のビット（０）の間に間歇的に現れる波形をいう。書込電流に対応する書込データ信号は、ダイビットパターンを有している。ダイビットパターンを印加すると、１ビット分だけ周囲のビットと向きの異なる（反対方向となる）書込電流パターンおよび磁界パターンが得られる。
【００１３】
今、図２に示すように、記録媒体３が、移動方向１２に移動しながら、測定用トラックＴの円周方向に記録ビット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，・・が形成される場合を考える。記録ビット１１ａ，１１ｂは左側に磁化されている（磁化方向１５ａ，１５ｂ）。書込素子の磁極先端部（図示せず）は、ダイビットパターンに対応する記録ビット１１ｃにあり、書込素子の磁極先端部には磁束バブル１３が発生し、磁束バブル１３による磁界（以下、ヘッド磁界Ｈｈという。）が生じている。記録ビット１１ｃがダイビットパターンとなるように、ヘッド磁界Ｈｈの向きは、記録ビット１１ｃを右側に磁化するよう、右向きとなっている。また、記録ビット１１ｂは、一種の磁界発生源として作用し、記録ビット１１ｃの近傍には、記録ビット１１ｂからの磁界（以下、隣接ビットの反磁界Ｈｄという。）が生じている。隣接ビットの反磁界Ｈｄは、記録ビット１１ｃの近傍では右側を向いている。
【００１４】
このように、記録ビット１１ｃの近傍には、ヘッド磁界Ｈｈと隣接ビットの反磁界Ｈｄの両者を合わせた磁界が存在している。このため、磁化転移は、記録媒体３が、記録媒体３の保磁力Ｈｃと等しい磁界を受けた位置、すなわち、隣接ビットの反磁界Ｈｄとヘッド磁界Ｈｈとの合計が保磁力Ｈｃと等しくなった位置で発生する。ヘッド磁界Ｈｈと隣接ビットの反磁界Ｈｄはともに右向きの磁界であるため、記録ビット１１ｃは、ヘッド磁界Ｈｈから受ける磁界よりも大きな右向きの磁界を受けている。このため、実際の磁化転移点（この点を磁化転移位置ｘ２という。）は、本来の磁化転移点（以下、正常転移位置ｘ１という。）よりも記録媒体３の移動方向１２に対して前方、すなわち図中左側にずれる。換言すれば、磁化転移は、隣接ビットの反磁界Ｈｄの値ｄ２が、ヘッド磁界Ｈｈの保磁力Ｈｃからの不足分ｄ１と一致した位置（あるいは、不足分ｄ１を補う位置）で生じる。そして、正常転移位置ｘ１と磁化転移位置ｘ２とのずれ（距離）をＮＬＴＳという。
【００１５】
以上の説明を前提として、以下、本発明の薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法の具体的な手順を詳細に説明する。
【００１６】
（ステップ１）薄膜磁気ヘッドへのプリ・コンペンセイション処理をおこなわず、所定の書込電流Ｉｗで記録媒体３に磁気情報を記録し、ＮＬＴＳを測定する（第１の測定ステップ）。ここで、プリ・コンペンセイション(Pre Compensation)処理とは、磁化転移位置ｘ２が正常転移位置ｘ１と一致するように書込電流の印加タイミングをずらす処理をいう。すなわち、図３を参照すると、書込電流の印加タイミングを遅らせると、磁束バブルの発生、成長もその分遅れるため、ヘッド磁界Ｈｈｐのように、書込素子から記録媒体３に印加される磁束の印加位置を、記録媒体３のビット長方向１４にずらすことができる。ビット長方向１４への磁束の印加位置を適切に設定すると、隣接ビットの反磁界Ｈｄとヘッド磁界Ｈｈｐとの和が、正常転移位置ｘ１でちょうど保磁力Ｈｃとなる。すなわち、図３において、正常転移位置ｘ１で値ｄ１ｐと値ｄ２ｐが等しくなる。
【００１７】
本ステップでは、このプリ・コンペンセイション処理をおこなわずに、ＮＬＴＳを求める。図４は、図３の楕円形で囲んだ領域の部分詳細図を示す。この状態におけるＮＬＴＳをＮＬＴＳ１とすると、図中、Ｈｄ（ｘ２）＝Ｂであることを用いて、
ＮＬＴＳ１＝ｘ１−ｘ２＝Ｂ／ａ＝Ｈｄ（ｘ２）／ａ・・（１）
によって与えられる。ここで、Ｈｄ（ｘ２）は、位置ｘ２における隣接ビットの反磁界Ｈｄの大きさを、ａは、前述したヘッド磁界Ｈｈの勾配を示す。
【００１８】
（ステップ２）次に、ステップ１と同一の書込電流Ｉｗで、第１の測定ステップから書込素子の磁束の印加タイミングをずらして、記録媒体に磁気情報を記録し、ＮＬＴＳを測定する（第２の測定ステップ）。印加タイミングのずれは、図４の距離ｄに相当する時間である。この状態におけるＮＬＴＳをＮＬＴＳ２とすると、
ＮＬＴＳ２＝ｘ１’−ｘ２’＝Ｈｄ（ｘ２’）／ａ・・（２）
となる。ここで、Ｈｄ（ｘ２’）は、位置ｘ２’における隣接ビットの反磁界Ｈｄの大きさを示す。また、ヘッド磁界Ｈｈ，Ｈｈｐの勾配はほぼ直線状であるため、ヘッド磁界Ｈｈｐについても同じ勾配ａを用いることができる。
【００１９】
（ステップ３）次に、測定された各非線形ビットシフトＮＬＴＳ１，ＮＬＴＳ２から、磁束のビット長方向１４に対する傾きを求める。具体的には、式（１），（２）より、
ＮＬＴＳ１−ＮＬＴＳ２＝（ｘ１−ｘ２）−（ｘ１’−ｘ２’）
＝（Ｈｄ（ｘ２））−Ｈｄ（ｘ２’））／ａ・・（３）
となる。ここで、Ｈｄ（ｘ２）とＨｄ（ｘ２’）はあらかじめ定めておくことができるので、結局、ＮＬＴＳ１とＮＬＴＳ２が分かれば、ヘッド磁界Ｈｈの勾配ａを求めることができる。
【００２０】
さらに、書込電流Ｉｗを変動させながら以上のステップ１〜３を繰り返すと、書込電流Ｉｗに対するヘッド磁界Ｈｈの勾配ａの関係が得られる。また、このステップを異なる磁気ヘッドについておこなうと、各ヘッドのヘッド磁界Ｈｈの勾配ａを比較することができる。勾配ａは、書込素子から発生する磁束の立ち上がり特性に直接関連するパラメータであり、大きいほど立ち上がり特性が良好である。薄膜磁気ヘッドにはヘッドごとに決められた書込電流しか流さないが、本発明によれば、ヘッド毎の最適な書込電流を検討することにも役立つ。
【００２１】
なお、記録パターンの影響をより低減させるためには、測定ステップの前に、記録媒体にＡＣイレーズをおこなうことが望ましい。イレーズの方法としては、ＤＣイレーズも考えられるが、＋方向にＤＣイレーズした場合と、−方向にＤＣイレーズした場合とでは、記録媒体の磁化パターンが逆になり、ＮＬＴＳが記録媒体毎に異なってくる。ＡＣイレーズでは、記録媒体が全体として均一な磁化状態におかれるため、記録媒体の磁化パターンの影響を受けにくくなる。
【００２２】
本発明は、記録媒体が高速で回転する場合および書込電流が高周波である場合に、特に有効である。すなわち、上述のように、通常、磁界の勾配ａは、時間とともに増大していくが、これらの場合には、磁束バブルが成長するより早く、記録媒体が移動し、あるいは書込動作が終了してしまう。つまり、磁界勾配が増加する途中の段階で記録がおこなわれるため、記録に寄与する磁界勾配は実際の勾配より小さなものとなる。従来のカー法やＭＦＭでは、記録媒体の磁化状態から書込素子の磁束の立ち上がり特性を逆算していたため、この現象の影響を分離または排除することはできず、測定ノイズの原因となっていた。しかし、上述のように、本実施形態によれば、ＮＬＴＳから書込素子の磁束の立ち上がり特性を求めることができるため、より精度の高い測定が可能となる。
【００２３】
なお、この特性評価方法では、書込ドライバの電流上昇は５００ｐｓｅｃ未満であることが望ましい。また、スピンスタンドは１００００ｒｐｍ以上であることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明で使用するスピンスタンドの一例を示す概念図である。
【図２】ＮＬＴＳの概念を説明する模式図である。
【図３】本発明の薄膜磁気ヘッドの書込素子の特性評価方法を説明する概念図である。
【図４】図３の楕円形で囲んだ領域の部分詳細図である。
【符号の説明】
【００２５】
３  記録媒体
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  記録ビット
１２  移動方向
１３  磁束バブル
１４  ビット長方向
Ｈｃ  保磁力
Ｈｄ  隣接ビットの反磁界
Ｈｈ，Ｈｈｐ  ヘッド磁界
Ｉｗ  書込電流
Ｔ  測定用トラック
ｘ１  正常転移位置
ｘ２  磁化転移位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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