(57)【要約】      （修正有）【課題】マイクロ波アシスト磁気記録において、スピントルク発振器の不安定な発振による記録エラーを修正して、信頼性を高める。【解決手段】スピントルク発振器の抵抗値を測定する抵抗測定部を有し、監視することで、記録時に発振が不安定になったことを検出する。測定した抵抗値が予め定めた正常範囲を外れたとき、当該記録動作を行った情報を記録しなおす。【選択図】図１
2013048002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に対して記録動作を行う記録ヘッド及び前記磁気記録媒体に記録された情報を読み取る再生ヘッドを備える磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の所望トラック上に移動させるヘッド駆動部とを有する磁気記録再生装置において、
前記記録ヘッドは、記録磁界を発生する磁極と、高周波磁界を発生するスピントルク発振器とを備え、
前記記録ヘッドによる前記磁気記録媒体への記録動作中に、前記スピントルク発振器の抵抗を測定する抵抗測定部を有することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記抵抗測定部は、前記記録磁界の反転時以外の期間に、前記スピントルク発振器の抵抗を測定することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、前記測定した抵抗値が予め定めた正常範囲を外れたとき、当該記録動作を行った情報を記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、前記記録動作を行った情報を、前記測定した抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所と同じ場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項５】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、前記記録動作を行った情報を、前記測定した抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所とは別の場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記磁気記録媒体上の同一箇所で、前記測定した抵抗値が繰り返し前記正常範囲を外れたとき、当該箇所で記録動作を行った情報を、
規定の回数までは、前記抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所と同じ場所に記録しなおし、
規定の回数を超えた場合には、前記抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所とは別の場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記記録動作時に、前記スピントルク発振器には一定の大きさの直流電流が印加されており、前記抵抗測定部は、前記スピントルク発振器の電圧を測定して抵抗値を評価することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記記録動作時に、前記スピントルク発振器には一定の大きさの直流電圧が印加されており、前記抵抗測定部は、前記スピントルク発振器の電流を測定して抵抗値を評価することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項９】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、前記記録磁界の反転時は前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とし、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器での定常発振状態の抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１１】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗の正常範囲を、前記記録磁界の反転時には定めず、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１２】
磁気記録媒体に磁極からの記録磁界とスピントルク発振器からの高周波磁界を印加して記録を行うマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記磁極から記録磁界を印加すると共に、前記スピントルク発振器から高周波磁界を印加して記録動作を行う工程と、
前記記録動作中に前記スピントルク発振器の抵抗値を測定する工程と、
前記測定した抵抗値が予め定めた正常範囲にあるか否か判定する工程と、
前記判定の結果、前記測定した抵抗値が予め定めた正常範囲から外れていたとき、当該記録動作を行っていた情報を再記録する工程と
を有することを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗値の正常範囲を、前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗値の正常範囲を、前記記録磁界の反転時は前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とし、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗の正常範囲を、前記記録磁界の反転時には定めず、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録ヘッドからの記録磁界に高周波磁界を併用するマイクロ波アシスト記録方法及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＤＤ（Hard disk drive）の記録密度向上に伴い、記録媒体のビットサイズは微細化が進んでいる。しかし、ビットサイズの微細化が進むにつれ、熱揺らぎによる記録状態の消失が懸念される。このような問題を解決し、将来の高密度記録での記録ビットを安定に維持するためには保磁力の大きな（すなわち磁気異方性の大きな）記録媒体を使用する必要があるが、保磁力の大きな記録媒体に記録を行うためには強い記録磁界が必要である。しかし実際には、記録ヘッドの狭小化及び、利用可能な磁性材料の制限により、記録磁界強度にも上限がある。このような理由により、記録媒体の保磁力は、記録ヘッドで発生可能な記録磁界の大きさによって制約される。このように、媒体の高い熱安定性と、記録しやすい保磁力という、相反する要求に応えるため、各種の補助手段を使って記録媒体の保磁力を記録時にのみ実効的に低くする記録手法が考案されており、磁気ヘッドとレーザなどの加熱手段を併用して記録を行う熱アシスト記録などがその代表である。
【０００３】
一方、記録ヘッドからの記録磁界に高周波磁界を併用することにより記録媒体の保磁力を局所的に低減させて記録を行う手法も存在する。例えば、特許文献１には、高周波磁界により磁気記録媒体をジュール加熱あるいは磁気共鳴加熱し、媒体保磁力を局所的に低減することにより情報を記録する技術が開示されている。このような高周波磁界と磁気ヘッド磁界との磁気共鳴を利用する記録手法（以降、マイクロ波アシスト記録という）では、磁気共鳴を利用するため、反転磁界の低減効果を得るためには、媒体の異方性磁界に比例する、大きな高周波磁界を印加することが必要である。
【０００４】
近年になり、スピントルク発振器のように、スピントルクを用いた高周波磁界の発生原理が提案され、マイクロ波アシスト記録の可能性が現実的なものとなってきた。たとえば、非特許文献１には、外部からのバイアス磁界なしに発振するスピントルク発振器に関する計算結果が開示されている。また、非特許文献２には、垂直磁気ヘッドの主磁極に隣接した磁気記録媒体近傍に、スピントルクによって磁化が高速回転する磁界発振層（Field Generation Layer：ＦＧＬ）を配置してマイクロ波（高周波磁界）を発生させ、磁気異方性の大きな磁気記録媒体に情報を記録する技術が開示されている。さらに、非特許文献３には、ＦＧＬに近接する主磁極の磁界を利用してＦＧＬの回転方向を制御するスピントルク発振器が提示され、これにより、効率的に、媒体のマイクロ波アシスト磁化反転が実現できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２４３５２７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】X. Zhu and J. G. Zhu, “Bias-Field-Free Microwave Oscillator Driven by Perpendicularly Polarized Spin Current,” IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, P2670 VOL.42, NO.10 (2006)
【非特許文献２】J. G. Zhu and X. Zhu, “Microwave Assisted Magnetic Recording,” The Magnetic Recording Conference (TMRC) 2007 Paper B6 (2007)
【非特許文献３】J. Zhu and Y. Wang, “Microwave Assisted Magnetic Recording with Circular AC Field Generated by Spin Torque Transfer,” MMM Conference 2008 Paper GA-02 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マイクロ波アシスト磁気記録において、スピントルク発振器から発生する高周波磁界は、記録時に、記録媒体に対して一定の大きさが印加され続けることが望ましい。すなわち、スピントルク発振器の磁界発振層の磁化は、一定速度及び一定角度で回転している定常的な発振状態であることが望ましい。しかし、磁気記録再生装置内では、例えば、ヘッドが媒体に接触してスピントルク発振器が発熱したり、外乱の磁界がスピントルク発振器に印加されてしまったりして、一時的に発振状態が一定でなくなってしまう場合が発生する。発振状態が不安定になった部分では記録を十分にアシストすることができず、記録エラーが発生してしまうという問題が発生する。記録媒体に書かれた記録パターンを再生した信号からは、記録エラーが発生しているか否かを判別することはできない。不安定な発振による記録エラーは、マイクロ波アシスト磁気記録方式を用いた磁気記録再生装置において、信頼性を低下させる要因となってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、スピントルク発振器の抵抗値を監視することで、記録時に発振が不安定になったことを検出する。スピントルク発振器では磁界発振層の磁化が定常的な発振をしている場合、スピントルク発振器の抵抗値は一定の値を示し、不安定な発振になると定常状態で発振している場合に対して抵抗値が変化する。理由は次の通りである。スピントルク発振器の磁界発振層とスピン注入層は非磁性層を隔てて設置されており、巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果を発生する。すなわち、磁界発振層の磁化とスピン注入層の磁化の相対角度が変化すると、スピントルク発振器の抵抗値が変化する。
【０００９】
スピントルク発振器が定常発振をしている場合、スピントルク発振器の磁界発振層の磁化はスピン注入層の磁化と一定の角度を保って回転している。つまり、定常的な発振をしている場合には、スピントルク発振器の抵抗値も一定になっている。逆に、不安定な発振状態の場合には、磁界発振層の磁化とスピン注入層の磁化の相対角度は定常状態の場合と異なり、スピントルク発振器の抵抗値も定常発振時と異なった値を示す。よって、記録時に、スピントルク発振器の抵抗値の異常を検知すれば、不安定な発振でアシスト効果が不十分になって記録エラーが発生していることがわかるのである。
【００１０】
記録エラーが発生したことが判別できれば、記録エラーが発生した場所を再度書き直す、あるいは記録エラーが発生した信号を記録媒体上の別の場所に書き直すなどして修正することができ、磁気記録再生装置の信頼性を高めることが可能になる。
【００１１】
本発明による磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と、磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、磁気記録媒体に対して記録動作を行う記録ヘッド及び磁気記録媒体に記録された情報を読み取る再生ヘッドを備える磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁気記録媒体の所望トラック上に移動させるヘッド駆動部とを有する。記録ヘッドは、記録磁界を発生する磁極と、高周波磁界を発生するスピントルク発振器を備える。また、記録ヘッドによる磁気記録媒体への記録動作中に、スピントルク発振器の抵抗を測定する抵抗測定部を有する。そして、測定した抵抗値が予め定めた正常範囲を外れたとき、そのとき記録動作を行った情報を記録しなおす。
【００１２】
本発明によるマイクロ波アシスト磁気記録方法は、磁極から記録磁界を印加すると共に、スピントルク発振器から高周波磁界を印加して記録動作を行う工程と、記録動作中にスピントルク発振器の抵抗値を測定する工程と、測定した抵抗値が予め定めた正常範囲にあるか否か判定する工程と、判定の結果、測定した抵抗値が予め定めた正常範囲から外れていたとき、記録動作を行っていた情報を再記録する工程とを有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スピントルク発振器の不安定な発振による記録エラーを修正することができ、信頼性が高い磁気記録再生装置を提供することができる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の動作例を示すフローチャート。
【図２】本発明による磁気記録再生装置の構成例を示す模式図。
【図３】一般的なスピントルク発振器の構成例を示す図。
【図４】一般的なスピントルク発振器の構成例を示す図。
【図５】記録信号に合わせてスピン注入層の磁化を反転させる方式のスピントルク発振器における理想的な抵抗変化を示した模式図。
【図６】記録信号に合わせてスピン注入層の磁化を反転させる方式のスピントルク発振器における抵抗変化を示した模式図。
【図７】記録信号に合わせてスピン注入層の磁化を反転させない方式のスピントルク発振器における抵抗変化を示した模式図。
【図８】定電流駆動型のスピントルク発振器を搭載した磁気ヘッドの一例を示す模式図。
【図９】定電圧駆動型のスピントルク発振器を用いた磁気ヘッドの一例を示す模式図。
【図１０】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第一の規定方法を示した図。
【図１１】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第一の規定方法による効果を示した図。
【図１２】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第二の規定方法を示した図。
【図１３】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第二の規定方法による効果を示した図。
【図１４】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第三の規定方法を示した図。
【図１５】スピントルク発振器における正常な抵抗範囲の第三の規定方法による効果を示した図。
【図１６】記録信号に合わせてスピン注入層の磁化を反転させない方式のスピントルク発振器における正常な抵抗範囲の規定方法を示した図。
【図１７】記録信号に合わせてスピン注入層を反転させない方式のスピントルク発振器における正常な抵抗範囲の規定方法による効果を示した図。
【図１８】本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の動作例を示すフローチャート。
【図１９】本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の動作例を示すフローチャート。
【図２０】本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の動作例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
図１は、本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の動作例を示すフローチャートである。記録過程では、スピントルク発振器は一定の高周波磁界を発生していることが望ましい。発振が正常であるときは、スピントルク発振器の抵抗は一定値を保つ。記録時に、スピントルク発振器の抵抗を測定し続け、抵抗が変動して正常範囲から外れたことを検知した場合、その範囲の情報を書き直すことで記録エラーを修正することができる。
【００１７】
図２は、本発明のマイクロ波アシスト記録方式を実現する磁気記録再生装置の構成例を示す模式図である。
磁気的に情報を記録する磁気記録媒体２１を保持するディスク２２をスピンドルモーター２３にて回転させ、アクチュエーター２４によってヘッドスライダー２５をディスク２２の所望のトラック上に誘導する。即ち、ヘッドスライダー２５上に形成した再生ヘッド、記録ヘッド、及びスピントルク発振器が、これらの機構によってディスク２２上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信号を順次書き込み、及び読み取る。アクチュエーター２４はロータリーアクチュエーターであることが望ましい。
【００１８】
ＳＯＣ（System on chip）３０内のＨＤＣ（Hard disk controller）３１から発せられる記録信号は、チャネル３２でエンコードされプリアンプ３３を経由して記録ヘッドにて磁気記録媒体上に記録される。マイクロ波アシスト記録方式を用いた磁気記録再生装置では、スピントルク発振器への通電も記録と同時に行われ、ＨＤＣ３１からプリアンプ３３を経由してスピントルク発振器に通電される。再生ヘッドの出力は、プリアンプ３３で増幅されチャネル３２でデコードされてＨＤＣ３１に入力される。図中、３４は記録・再生系の入出力経路、３５はスピントルク発振器の入出力経路を示す。
【００１９】
さらに再生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際して、再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッドスライダーの位置決めを行うことができる。本図ではヘッドスライダー２５、ディスク２２を各１個示したが、これらは複数であっても構わない。また、ディスク２２は両面に磁気記録媒体２１を有して情報を記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場合、ヘッドスライダー２５はディスクの両面に配置する。
【００２０】
磁気記録再生装置は、記録動作中、スピントルク発振器の抵抗をプリアンプ３３で測定し続ける。測定されたスピントルク発振器の抵抗値は、ＳＯＣ３０内のＨＤＣ３１に送られる。ＨＤＣ３１内で、抵抗が変動して正常範囲から外れたことを示すフラグが立つと、ＨＤＣ３１から再記録命令が発せられ、記録に失敗した信号は、通常の記録の場合と同様に、チャネル３２でエンコードされてプリアンプ３３を経由して磁気ディスクに記録される。抵抗が正常範囲から外れたことを示すフラグを立てるのは、ＨＤＣ３１内でなくプリアンプ３３内で行っても良い。この場合、ＨＤＣ３１へは抵抗値の情報ではなく、抵抗が正常範囲から外れたか否かの信号が送られることになる。
【００２１】
再記録は、抵抗異常が発生した直後に行ってもよいし、最小情報記録単位ブロック（例えば、５１２バイトや４キロバイトなどドライブにより異なる）の記録が終わった直後に行ってもよい。
【００２２】
以下に、スピントルク発振器の正常な抵抗の範囲の規定の仕方、ならびに抵抗値の測定方法の詳細を述べる。
【００２３】
マイクロ波アシスト記録に用いられるスピントルク発振器の一般的な構成例を図３に示す。スピントルク発振器１は、回転ガイド層５／磁界発振層２／非磁性中間層３／スピン注入層４からなる積層膜がヘッド走行方向に形成されており、主磁極７とトレーリング側のシールド６に挟まれた構造である。図３では、スピン注入層４が主磁極７に、回転ガイド層５がトレーリングシールド６に隣接しているが、スピン注入層がトレーリングシールドに、回転ガイド層が主磁極に隣接する構造でもよい。回転ガイド層５及びスピン注入層４の磁気異方性は、膜面に対して垂直方向にする。なお、スピントルク発振器１の膜面垂直方向に外部磁界を印加する構成の場合、回転ガイド層５はなくてもよい。主磁極７から発生する記録磁界の一部を、外部磁界として利用する方法が一般的である。スピントルク発振器１には膜面に垂直方向に電子が流れるように電流を流し続ける。スピントルク発振器の発振、すなわち磁界発振層磁化８の高速回転は、電子のスピントルクと回転ガイド層との交換結合磁界もしくは外部磁界のバランスによって起こしている。
【００２４】
図３に示すように、スピントルク発振器１の磁界発振層２とスピン注入層４は非磁性中間層３で隔てられて設置されており、巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果を発生する。すなわち、磁界発振層２の磁化８とスピン注入層４の磁化９の相対角度が変化すると、スピントルク発振器１の抵抗値が変化する。スピントルク発振器が定常発振をしている場合、スピントルク発振器の磁界発振層２の磁化８は、スピン注入層４の磁化９と一定の角度を保って回転している。したがって、定常的な発振をしている場合には、スピントルク発振器１の抵抗値も一定になる。逆に不安定な発振状態の場合には、磁界発振層２の磁化８とスピン注入層４の磁化９の相対角度は定常状態の場合と異なり、スピントルク発振器１の抵抗値も定常発振時と異なった値を示す。
【００２５】
磁気記録再生装置の情報記録過程では、記録ヘッドの主磁極からの磁界の極性を反転させながら、記録媒体に磁界を印加して情報を記録していく。高周波アシスト記録方式では、スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を、主磁極からの磁束の極性に合わせて変化させる方式と、主磁極からの磁束の極性によらず一定にする方式がある。
【００２６】
スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を主磁極からの磁界の極性に合わせて変化させる方式の場合、スピン注入層及び回転ガイド層の磁化を主磁極の磁界の極性の変化に合わせて反転させて、高周波磁界の回転方向を反転させる。主磁極から発生する磁界は記録媒体へ印加されるとともにスピントルク発振器にも印加されるため、スピン注入層磁化の極性反転には、この主磁極からの磁界を使う方法が一般的である。
【００２７】
図４に、図３に示したスピントルク発振器について、スピン注入層と回転ガイド層の磁化方向が反転したときの模式図を示す。スピン注入層４及び回転ガイド層５の磁化方向９，１０が反転しても、磁界発振層２の磁化８とスピン注入層４の磁化９の相対角度は、反転前と変わらない。主磁極７からの磁界に合わせてスピン注入層磁化９を反転させる場合、スピン注入層磁化９が反転する過程で、一時的にスピン注入層磁化９と磁界発振層磁化８の相対角度は変化する。スピン注入層磁化９は膜面内方向に歳差運動を行いながら反転するが、その周波数は磁界発振層２の磁化８の周波数と異なる。なぜなら、通常、スピン注入層４と磁界発振層２には異なる材料が用いられており、ダンピング定数が異なるからである。したがって、スピン注入層磁化９と磁界発振層磁化８の相対角度が一時的に平行／反平行となる状態を経ながらスピン注入層磁化９が反転する。スピン注入層磁化９と発振層磁化８が平行になると、巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果によって、スピントルク発振器１の抵抗値は最も低くなり、反平行になると最も高くなる。
【００２８】
図５に、主磁極を励磁するコイルに印加する記録電流、主磁極から発生する記録磁界、スピントルク発振器の抵抗値の時間に対する理想的な挙動を示す。スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値をＲoとする。図に示すように、記録電流に対応して主磁極からの記録磁界が変化し、その記録磁界の極性反転に合わせて、スピントルク発振器の抵抗は一時的に大きく／小さくなる。記録電流反転時に現れる最大抵抗値はＲmax、最小抵抗値はＲminである。
【００２９】
しかし、実際には時間方向に磁化反転の遅れが生じるため、図６のようになる。一般的に、記録電流の変化に対して記録磁界は１００ｐｓ程度遅れ、スピントルク発振器のスピン注入層の磁化反転にも１００〜２００ｐｓ程度の時間がかかる。なお、スピン注入層磁化反転の過程での、スピントルク発振器の抵抗増減の過程は、スピン注入層磁化反転開始時の発振層磁化とスピン注入層磁化の相対角度によるため、抵抗が高くなってから低くなるのか、あるいは低くなってから高くなるのか、どちらの経緯となるかはランダムである。また、スピントルク発振器の構成の違いによって、発振層とスピン注入層の周波数の差は変化し、その周波数の差分の違いによって抵抗の増減が１周期で終わるか、複数周期起きるかは変わる。
【００３０】
いずれにしても、スピントルク発振器１の抵抗は、非磁性中間層３が導電層であるか絶縁層であるかによって、巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果の原理で変化し、スピントルク発振器１が正常に動作していれば、その抵抗は、スピン注入層磁化９と発振層磁化８が平行のときの最小値Ｒminと反平行のときの最大値Ｒmaxの間の値をとる。
【００３１】
一方、スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を、主磁極からの磁束の極性によらず一定にする方式の場合、図７に示すように、スピントルク発振器の抵抗値は常に定常発振状態のＲoとなる。
【００３２】
スピントルク発振器への通電の方法として、一定の直流電流を印加し続ける定電流駆動方式と、一定の直流電圧を印加し続ける定電圧駆動方式がある。定電流駆動方式の場合、継続的に電圧を測定することでスピントルク発振器の抵抗値を測定することが可能であり、定電圧駆動方式の場合、継続的に電流を測定することでスピントルク発振器の抵抗値を測定することが可能である。
【００３３】
図８は、定電流駆動型のスピントルク発振器を搭載した磁気ヘッドの一例を示す模式図である。
磁気ヘッドは、磁気記録媒体に対して記録を行う記録ヘッドと磁気記録媒体に記録された情報を読み取る再生ヘッドを備える。記録ヘッドは、高周波磁界を発生するためのスピントルク発振器１、記録磁界を発生するための主磁極７、主磁極を励磁するためのコイル５０を有する。主磁極７とトレーリングシールド６とは、媒体対向面から離れた浮上高さ方向の上方位置に設けられた絶縁領域１４によって、電気的に絶縁されている。再生ヘッドは、下部磁気シールド１５と上部磁気シールド１６に挟まれて配置された、ＴＭＲ素子やＧＭＲ素子などの再生素子１７を有する。スピントルク発振器１は、記録ヘッドの主磁極７とトレーリングシールド６に挟まれるように設置される。コイル５０に記録電流を印加すると主磁極７から記録磁界が発生する。スピントルク発振器１にも記録磁界の一部が印加されるため、記録磁界の極性が反転するとスピントルク発振器１に印加される磁界の極性も反転する。高周波磁界の回転方向を主磁極７からの磁界の極性に合わせて変化させる方式の場合、この記録磁界を使ってスピン注入層４の磁化の極性を反転させる。スピントルク発振器１への通電は、記録ヘッドの主磁極７とトレーリングシールド６を電極として行う。経路上の電圧を測定すると、スピントルク発振器１の抵抗を測定することができる。
【００３４】
図９は、定電圧駆動型のスピントルク発振器を用いた磁気ヘッドの一例を示す模式図である。この場合、経路上の電流を測定するとスピントルク発振器の抵抗を測定することができる。
【００３５】
スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値Ｒoは、次のように求めることができる。
定電流駆動方式の場合に、Ｒoを求める方法は次の通りである。まず、ヘッドを記録媒体上にロードする。このとき、通常の信号を記録するときと同じ条件で、ヘッドスライダーに搭載したヒーターによる浮上量制御を行うことが望ましい。なぜなら、ヒーターのオンオフによって、ヘッドスライダーの温度が変化し、スピントルク発振器の抵抗も変化してしまうからである。次に、スピントルク発振器に、通常の信号を記録する場合と同様に、直流電流Ｉoを印加する。スピントルク発振器に直流電流Ｉoを印加しながら、コイルに記録電流Ｉwを印加して、主磁極からスピントルク発振器の膜面に垂直方向に直流磁界を印加する。このとき直流磁界の極性は変化させない。すると、スピントルク発振器は一定の発振を行う状態を保つ。定電流駆動方式では、この状態での電圧をある期間、例えば１秒間、にわたってプリアンプで計測し、ＨＤＣで平均値Ｖoを求める。ＶoをＩoで割った値をＲoとする。計測したＲoは、磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリに記憶しておく。
【００３６】
一方、定電圧駆動方式の場合にＲoを求める方法は、スピントルク発振器に直流電圧を印加することと、抵抗の計測のために電流値を測定する他は定電流駆動方式と同様である。
【００３７】
次に、定電流駆動方式の場合のＲmax及びＲminを計測する方法について説明する。まず、ヘッドを記録媒体上にロードする。このとき、通常の信号を記録するときと同じ条件で、ヘッドスライダーに搭載したヒーターによる浮上量制御を行うことが望ましい。次に、スピントルク発振器に、通常の信号を記録する場合と同様に、直流電流Ｉoを印加する。スピントルク発振器に直流電流Ｉoを印加しながら、コイルに交流の記録電流Ｉwを印加し、主磁極からスピントルク発振器の膜面に垂直方向に交流磁界を印加する。すると、スピントルク発振器は一定の間隔でスピン注入層の磁化を反転させながら発振を行う。定電流駆動方式では、この状態での電圧のピーク値をある期間、例えば１秒間、にわたってプリアンプで計測し、ＨＤＣで正の電圧ピーク値及び負の電圧ピーク値のそれぞれの平均値Ｖmax及びＶminを求める。Ｖmax及びＶminを、Ｉoで割った値を、Ｒmax及びＲminとする。計測したＲmax及びＲminは、磁気ディスク上の管理エリアに記録しておくか、メモリに記憶しておく。
【００３８】
また、交流の記録電流Ｉwとスピントルク発振器の電圧の変動の位相差を計測し、記録電流に対するスピントルク発振器の遅延量を求め、ＲmaxやＲminと同様に管理エリアに記録しておくか、メモリに記憶しておく。
【００３９】
一方、定電圧駆動方式の場合にＲmaxとＲminを求める方法は、スピントルク発振器に直流電圧を印加することと、抵抗の計測のために電流値を測定する他は定電流駆動方式と同様である。
【００４０】
次に、定電流駆動方式の場合のＲmax及びＲminを計測する別の方法について説明する。
この方法では、ヘッドはアンロード状態で行う。アンロード状態のまま、スピントルク発振器に、通常の信号を記録する場合と同様に、直流電流Ｉoを印加する。スピントルク発振器に直流電流Ｉoを印加しながら、コイルに直流の記録電流Ｉwを印加して主磁極からスピントルク発振器の膜面に垂直方向に直流磁界を印加する。
【００４１】
この状態はスピントルク発振器が一定発振した状態であり、このときの電圧をある期間、例えば１秒間、にわたってプリアンプで計測してＨＤＣで平均値Ｖo_unloadを求める。このＶo_unloadをＩoで割った値をＲo_unloadとする。次に、アンロード状態のまま、スピントルク発振器に直流電流Ｉoを印加しながら、コイルに交流の記録電流Ｉwを印加して、主磁極からスピントルク発振器の膜面に垂直方向に交流磁界を印加する。この状態での電圧のピーク値をある期間、例えば１秒間、にわたってプリアンプで計測し、ＨＤＣで正の電圧ピーク値及び負の電圧ピーク値のそれぞれの平均値Ｖmax_unload及びＶmin_unloadを求める。Ｖmax_unload及びＶmin_unloadをそれぞれＩoで割る。これらの値をＲmax_unload、Ｒmin_unloadとする。実際に記録する場合にはヒーターによる浮上量制御を行うため、スライダーの温度が上昇し、スピントルク発振器の抵抗は増加する。したがって、次にヘッドをロードした状態でのＲoを先に述べた方法で求める。
Ｒmaxは、Ｒmax＝Ｒo＋（Ｒmax_unload−Ｒo_unload）となり、ＲminはＲmin＝Ｒo−（Ｒo_unload−Ｒmax_unload）となる。
【００４２】
また、交流の記録電流Ｉwとスピントルク発振器の電圧の変動の位相差を計測し、記録電流に対するスピントルク発振器の遅延量を求め、ＲmaxやＲminと同様に管理エリアに記録しておくか、メモリに記憶しておく。
【００４３】
一方、定電圧駆動方式の場合にＲmaxとＲminを求める別の方法は、スピントルク発振器に直流電圧を印加することと、抵抗の計測のために電流値を測定する他は定電流駆動方式と同様である。
【００４４】
図１０は、スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を主磁極からの磁界の極性に合わせて変化させる方式において、スピントルク発振器の正常抵抗範囲の第一の規定方法を説明する図である。この方法では、図１０に示すように、スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等の範囲であるＲminからＲmaxの範囲と規定する。図５及び図６で説明したように、ＲminからＲmaxの範囲は、スピントルク発振器に含まれるスピン注入層の磁化と発振層の磁化による巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等である。抵抗値Ｒo，Ｒmax，Ｒminはスピントルク発振器の大きさや構成材料などによって大きく異なるが、例えば、トラック幅４０ｎｍ、素子高さ４０ｎｍで非磁性中間層に酸化層を用いたスピントルク発振器では、一例として、Ｒoは５００Ω、Ｒmaxは６００Ω、Ｒminは４００Ω程度になる。
【００４５】
この規定方法の場合、図１１に示すように、主にヘッドが媒体と接触して発熱し、抵抗値が大きく変動したことを検知することができる。その結果、ヘッドと媒体の接触によってマイクロ波アシスト効果が低下して発生する記録エラーを修正することができ、従来に比べて磁気記録再生装置の信頼性を高めることが可能である。
【００４６】
図１２は、スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を主磁極からの磁界の極性に合わせて変化させる方式において、スピントルク発振器の正常抵抗範囲の第二の規定方法を説明する図である。この方法では、図１２に示すように、スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、記録磁界反転時にはスピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等の範囲であるＲminからＲmaxと規定し、それ以外の期間では定常発振状態のＲoの±１０％以内と規定する。スピントルク発振器の抵抗値がこの範囲から外れた場合には記録をやり直す。スピントルク発振器の構成にも依存するが、Ｒoが±１０％を超えて変化すると、記録へのアシスト効果は通常の６割以下になってしまう。そのため、記録磁界反転時以外の期間のスピントルク発振器の抵抗値の正常範囲をＲo±１０％とした。
【００４７】
記録電流Ｉwの極性反転に対するスピントルク発振器のスピン注入層の磁化反転の遅延量は予め求めてあるので、スピン注入層の磁化反転タイミングは既知である。その磁化反転タイミングの前後±１００〜２００ｐｓの間では、ＲminからＲmaxまでの抵抗変化を許容する。±１００〜２００ｐｓは、スピン注入層の磁化反転に要する時間に相当する。
【００４８】
この場合、図１３に示すように、主にヘッドが媒体と接触して発熱し、抵抗値が大きく変動したことを検知することに加えて、外乱磁界がスピントルク発振器に印加されることによって磁界発振層の磁化配列が乱れ発振が不安定になることや、スピン注入層の磁化反転が遅れて高周波アシストが不十分になることなどを検知することができる。その結果、様々な理由でマイクロ波アシスト効果が低下して発生する記録エラーを修正することができ、従来に比べて磁気記録再生装置の信頼性を高めることが可能である。
【００４９】
スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を主磁極からの磁界の極性に合わせて変化させる方式において、スピントルク発振器の正常抵抗範囲の第三の規定方法として、図１４に示すように、記録磁界反転時以外の期間においてスピントルク発振器の抵抗値の判定を行い、記録磁界反転時にはスピントルク発振器の抵抗値の判定を行わない方法がある。スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を定常発振状態のＲoの±１０％以内と規定し、この範囲から外れた場合には記録をやり直す。記録電流Ｉwの極性反転に対するスピントルク発振器のスピン注入層の磁化反転の遅延量は予め求めてあるので、スピン注入層の磁化反転タイミングは既知である。その磁化反転タイミングの前後±１００〜２００ｐｓの間では、スピントルク発振器の抵抗は測定しない。あるいは、スピントルク発振器の抵抗を測定してもその値は無視する。±１００〜２００ｐｓは、磁化反転に要する時間に相当する。
【００５０】
この場合、図１５に示すように、主にヘッドが媒体と接触して発熱し、抵抗値が大きく変動したことを検知することに加えて、外乱磁界がスピントルク発振器に印加されることによって磁界発振層の磁化配列が乱れ発振が不安定になることや、スピン注入層の磁化反転が遅れて高周波アシストが不十分になることなどを検知することができる。その結果、様々な理由でマイクロ波アシスト効果が低下して発生する記録エラーを修正することができ、従来に比べて磁気記録再生装置の信頼性を高めることが可能である。
【００５１】
スピントルク発振器からの高周波磁界の回転方向を、主磁極からの磁束の極性によらず一定にする方式における、スピントルク発振器の正常抵抗範囲の規定の方法として、図１６に示すように、スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を定常発振状態のＲoの±１０％以内と規定し、この範囲から外れた場合には記録をやり直す方式がある。
【００５２】
この場合、図１７に示すように、主にヘッドが媒体と接触して発熱し、抵抗値が大きく変動したことを検知することに加えて、外乱磁界がスピントルク発振器に印加されることによって磁界発振層の磁化配列が乱れ発振が不安定になることなどを検知することができる。その結果、様々な理由でマイクロ波アシスト効果が低下して発生する記録エラーを修正することができ、従来に比べて磁気記録再生装置の信頼性を高めることが可能である。
【００５３】
図１８は、本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の別の動作例を示すフローチャートである。
記録時にスピントルク発振器の抵抗を測定し続け、スピントルク発振器の抵抗が変動して正常範囲から外れたことを検知した場合、その範囲の記録パターンを記録媒体上の同じ場所に書き直すことで記録エラーを修正する。
【００５４】
図１９は、本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の別の動作例を示すフローチャートである。
記録時にスピントルク発振器の抵抗を測定し続け、スピントルク発振器の抵抗が変動して正常範囲から外れたことを検知した場合、その範囲の記録パターンを記録媒体上の別の場所に書き直すことで記録エラーを修正する。
【００５５】
なお、記録エラーが発生した媒体上の場所を管理エリアに記録するかメモリに記憶しておき、以降の記録時には、一度記録エラーが発生した場所を避けて記録することで、記録エラーが発生する回数を低減することができる。
【００５６】
図２０は、本発明によるマイクロ波アシスト記録方式の別の動作例を示すフローチャートである。
記録時にスピントルク発振器の抵抗を測定し続け、スピントルク発振器の抵抗が変動して正常範囲から外れたことを検知した場合、その範囲の記録パターンを記録媒体上の同じ場所に書き直す動作を行うが、記録媒体上の同一箇所でのスピントルク発振器の抵抗変動が予め定めた規定回数起きた場合、記録媒体上の別の場所に書き直す動作を行うことで記録エラーを修正する。記録媒体上の同一箇所で複数回にわたってスピントルク発振器の抵抗値の異常が発生するということは、記録媒体側に凹凸等の欠陥が存在する可能性が高い。従って、複数回にわたって異常が発生した場所には、それ以降記録しないようにすることで、記録エラーを修正するとともに記録エラーの発生を効率よく防止することができる。この場合も、記録エラーが規定回数発生した媒体上の場所を管理エリアに記録するかメモリに記憶しておき、以降の記録時には、記録エラーが発生した場所を避けて記録する。
【００５７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、高周波磁界アシスト記録方式による磁気記録再生装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１  スピントルク発振器
２  発振層
３  非磁性中間層
４  スピン注入層
５  回転ガイド層
６  トレーリングシールド
７  主磁極
８  発振層磁化
９  スピン注入層磁化
１０  回転ガイド層磁化
１４  絶縁領域
１５  下部磁気シールド
１６  上部磁気シールド
１７  再生素子
２１  磁気記録媒体
２２  磁気ディスク
２３  スピンドルモーター
２４  アクチュエーター
２５  ヘッドスライダー
３０  ＳＯＣ
３１  ＨＤＣ
３２  チャネル
３３  プリアンプ
５０  コイル
【図１】
2013048002.tif 000003
【図２】
2013048002.tif 000004
【図３】
2013048002.tif 000005
【図４】
2013048002.tif 000006
【図５】
2013048002.tif 000007
【図６】
2013048002.tif 000008
【図７】
2013048002.tif 000009
【図８】
2013048002.tif 000010
【図９】
2013048002.tif 000011
【図１０】
2013048002.tif 000012
【図１１】
2013048002.tif 000013
【図１２】
2013048002.tif 000014
【図１３】
2013048002.tif 000015
【図１４】
2013048002.tif 000016
【図１５】
2013048002.tif 000017
【図１６】
2013048002.tif 000018
【図１７】
2013048002.tif 000019
【図１８】
2013048002.tif 000020
【図１９】
2013048002.tif 000021
【図２０】
2013048002.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月30日(2012.8.30)
【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】
磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に対して記録動作を行う記録ヘッド及び前記磁気記録媒体に記録された情報を読み取る再生ヘッドを備える磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の所望トラック上に移動させるヘッド駆動部とを有する磁気記録再生装置において、
前記記録ヘッドは、記録磁界を発生する磁極と、高周波磁界を発生するスピントルク発振器とを備え、
前記記録ヘッドによる前記磁気記録媒体への記録動作中に、前記スピントルク発振器の抵抗を測定する抵抗測定部を有し、
前記抵抗測定部は、予め定めた正常範囲より大きな抵抗を検知することにより前記スピントルク発振器の異常を検出することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記抵抗測定部は、前記記録磁界の反転時以外の期間に、前記スピントルク発振器の抵抗を測定することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、前記測定した抵抗値が前記正常範囲を外れたとき、当該記録動作を行った情報を記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、前記記録動作を行った情報を、前記測定した抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所と同じ場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項５】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、前記記録動作を行った情報を、前記測定した抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所とは別の場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項６】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記磁気記録媒体上の同一箇所で、前記測定した抵抗値が繰り返し前記正常範囲を外れたとき、当該箇所で記録動作を行った情報を、
規定の回数までは、前記抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所と同じ場所に記録しなおし、
規定の回数を超えた場合には、前記抵抗値が前記正常範囲を外れたときに記録動作を行っていた前記磁気記録媒体上の場所とは別の場所に記録しなおすことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記記録動作時に、前記スピントルク発振器には一定の大きさの直流電流が印加されており、前記抵抗測定部は、前記スピントルク発振器の電圧を測定して抵抗値を評価することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】
請求項１に記載の磁気記録再生装置において、
前記記録動作時に、前記スピントルク発振器には一定の大きさの直流電圧が印加されており、前記抵抗測定部は、前記スピントルク発振器の電流を測定して抵抗値を評価することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項９】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗値の正常範囲を、前記記録磁界の反転時は前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とし、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器での定常発振状態の抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１１】
請求項３に記載の磁気記録再生装置において、
前記スピントルク発振器の抵抗の正常範囲を、前記記録磁界の反転時には定めず、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項１２】
磁気記録媒体に磁極からの記録磁界とスピントルク発振器からの高周波磁界を印加して記録を行うマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記磁極から記録磁界を印加すると共に、前記スピントルク発振器から高周波磁界を印加して記録動作を行う工程と、
前記記録動作中に前記スピントルク発振器の抵抗値を測定する工程と、
前記測定した抵抗値が予め定めた正常範囲にあるか否か判定する工程と、
前記判定の結果、前記測定した抵抗値が予め定めた正常範囲より大きかったとき、当該記録動作を行っていた情報を再記録する工程と
を有することを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗値の正常範囲を、前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗値の正常範囲を、前記記録磁界の反転時は前記スピントルク発振器の巨大磁気抵抗効果あるいはトンネル磁気抵抗効果による抵抗変化の範囲と同等とし、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載のマイクロ波アシスト磁気記録方法において、
前記抵抗の正常範囲を、前記記録磁界の反転時には定めず、前記記録磁界の反転時以外の期間は前記スピントルク発振器の定常発振状態での抵抗値の±１０％以内とすることを特徴とするマイクロ波アシスト磁気記録方法。