(57)【要約】【課題】垂直磁気記録媒体において、高い書込み性能を引き出すことができる磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】本発明に係る磁気記録再生装置は、非磁性基板１上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、および磁気記録層４、５が順次積層された垂直磁気記録媒体を用いた、垂直磁気記録用磁気ヘッド７を有する磁気記録再生装置であって、前記磁気記録層は、保磁力の異なる２層以上のハード磁性層を積層した構造であり、前記磁気記録層の保磁力は、前記各ハード磁性層の保磁力の体積平均より低く、記録過程において、前記磁気記録層に印加される磁場方向と前記磁気記録層の法線とのなす角８が、１０°以上３０°以下であることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層、配向制御層、および磁気記録層が順次積層された垂直磁気記録媒体を用いた、垂直磁気記録用磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置であって、前記磁気記録層は、保磁力の異なる２層以上のハード磁性層を積層した構造であり、前記磁気記録層の保磁力は、前記各ハード磁性層の保磁力の体積平均より低く、記録過程において、前記磁気記録層に印加される磁場方向と前記磁気記録層の法線とのなす角が、１０°以上３０°以下であることを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項２】
前記垂直磁気記録媒体は、前記２層以上のハード磁性層を、非磁性層を介して積層した構造であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生装置。
【請求項３】
前記磁気記録層に印加される磁場方向は、前記磁気ヘッドの磁極構造、前記配向制御層の膜厚、並びに、前記軟磁性裏打ち層の膜厚および磁化率によって調整されることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高密度磁気記録に適する垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
記録用磁性膜（磁気記録層）の磁化容易軸を基板に対して垂直方向とした垂直磁気記録媒体は、磁化容易軸を基板に対して平行方向とした従来の長手記録方式の磁気記録媒体と比べて、磁性粒同士による反磁界の影響を受けにくく、磁性粒をより小さくできることから、高密度記録に適している。
【０００３】
一般に、単磁区構造の強磁性体を磁化反転させる場合、磁化容易軸方向に対して４５°の方向に磁場を印加すると最も低い磁場で磁化反転させることができる（例えば、非特許文献１参照）。このため、軟磁性裏打ち層を有し、磁気記録層が単層の強磁性体（単層磁性膜）からなる垂直磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置では、記録過程においてヘッド磁極から軟磁性裏打ち層に達する磁場の方向が、磁気記録層の法線と４５°の角をなすように設計して書込み性能を最大限に引き出している。
【０００４】
高い熱安定性を保ち、かつ高い書込み性能を有する垂直磁気記録媒体として、磁気記録層を、保磁力の異なる２層以上のハード磁性層を積層させた構造とした磁気記録媒体が提案されている。保磁力の異なるハード磁性層間の交換結合が十分に強く、コヒーレント回転を起こす場合、単位体積あたりの熱安定性および積層磁性膜の保磁力は、それぞれ各磁性層の異方性エネルギーおよび保磁力を体積平均したものとなる。ところが、ハード磁性層間の交換結合を弱めていくと、各磁性層の磁化が異なる磁場で反転する領域が存在し、その手前で、コヒーレント回転の場合と等しい熱安定性を保ったまま積層磁性膜の保磁力を下げられる領域が存在する。換言すると、この領域は、積層磁性膜（磁気記録層）の保磁力が、各ハード磁性層の保磁力の体積平均より低くなる領域である。ハード磁性層間の交換結合をこの領域に制御することで、高い熱安定性と高い書込み性能を両立させることができる。ハード磁性層間の交換結合の制御方法としては、ハード磁性層間に薄い非磁性層を形成して制御する方法もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９３８２２号公報
【非特許文献１】飯田修一他、磁気工学講座“磁性薄膜工学”、丸善、第２０頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、単層磁性膜からなる垂直磁気記録媒体では、印加磁場の方向と磁性膜の法線とのなす角（傾斜角）は、４５°が最適である。一方、積層磁性膜からなる垂直磁気記録媒体では、通常、磁性膜に対して垂直方向に磁場を印加し、最適となる磁場印加方向は明らかにされていなかった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、保磁力の異なる磁性体を積層させた磁性膜（磁気記録層）を有する垂直磁気記録媒体において、高い書込み性能を引き出すことができる磁気記録再生装置を提供することにある。
【０００８】
なお、ヘッド磁極から放射された磁界を傾斜させることは開示されており（例えば、特許文献１参照）、磁界を傾斜させることが、垂直磁気反転を発生させるのに必要な反転磁界を減らして、データの記録速度を上げるには有利であることが知られている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、非磁性基板上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層、配向制御層、および磁気記録層が順次積層された垂直磁気記録媒体を用いた、垂直磁気記録用磁気ヘッドを有する磁気記録再生装置であって、前記磁気記録層は、保磁力の異なる２層以上のハード磁性層を積層した構造であり、前記磁気記録層の保磁力は、前記各ハード磁性層の保磁力の体積平均より低く、記録過程において、前記磁気記録層に印加される磁場方向と前記磁気記録層の法線とのなす角が、１０°以上３０°以下であることを特徴とする。
【００１０】
ここで、記録過程において磁気記録層に印加される磁場方向とは、磁気記録層の中央において、印加磁場の絶対値が最大となる位置における磁場の方向である。この磁場ベクトルは、記録ヘッド、および磁気記録媒体に軟磁性裏打ち層が存在する場合は、これをモデル化した電磁界シミュレーションを使って求め、設計することができる。
【００１１】
なお、磁気記録層を構成するハード磁性層は、非磁性層を介して積層させてもよい。  
また、印加磁場方向の調整は、ヘッド磁極構造の他、媒体側では配向制御層の膜厚、軟磁性裏打ち層の膜厚および磁化率の調整によって行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、保磁力の異なる磁性体を積層させた磁性膜（磁気記録層）を有する垂直磁気記録媒体において、高い書込み性能を引き出すことができる磁気記録再生装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、保磁力の異なる２つの磁性体（第１磁性層および第２磁性層）を積層させた垂直磁気記録媒体に対して斜め磁場を印加した場合の保磁力の数値計算した結果を用いて、本発明の設計指針を説明する。
【００１４】
なお、保持力の計算では、次に説明するパラメータを用いた。まず、第１磁性層の異方性エネルギーを５×１０6ｅｒｇ／ｃｍ3、飽和磁化を５００ｅｍｕ／ｃｍ3、膜厚を８ｎｍとした。また、第２磁性層の異方性エネルギーを０（保磁力なし）、飽和磁化を５００ｅｍｕ／ｃｍ3、膜厚を８ｎｍとした。さらに、第１磁性層と第２磁性層との間には、単位面積あたりＪ（ｅｒｇ／ｃｍ2）の強磁性交換結合が働くとした。異方性エネルギー、交換結合エネルギー、およびＺｅｅｍａｎエネルギーの和で表される全エネルギーを、各磁性層の磁化の向きを変数とする関数として定義し、外部磁場を変化させた場合の全エネルギーの極小点の移動を追うことによって、磁化曲線を計算した。
【００１５】
図１は、外部磁場を、積層磁性膜（磁気記録層）に対して垂直に印加して、交換結合エネルギー定数Ｊに対する各磁性層の磁化が反転する磁場をプロットしたグラフである。上述したパラメータを用いた場合、交換結合エネルギー定数Ｊ＝２．５〜４（ｅｒｇ／ｃｍ2）の範囲において、インコヒーレント回転を起こして積層磁性膜の保磁力が低下していることがわかる。
【００１６】
図２には、積層磁性膜の法線に対して角度をもった磁場を印加した場合に、磁化反転を起こす磁場を求めた結果を示す。なお、第１磁性層と第２磁性層との間に適切な膜厚の非磁性層を設けるなどして、インコヒーレント回転が起こるように交換結合エネルギー定数Ｊを制御できたとする。
【００１７】
図２によると、コヒーレント回転を起こす交換結合エネルギー定数Ｊ＞４（ｅｒｇ／ｃｍ2）の範囲では、磁化反転磁場は、単層磁性膜と同様に、傾斜角４５°で最も小さくなっている。一方、交換結合エネルギー定数Ｊ＝２．５（ｅｒｇ／ｃｍ2）付近では、磁化反転磁場は傾斜角１５°前後が最も低く、３０°を超えると、交換結合エネルギー定数Ｊ＞４（ｅｒｇ／ｃｍ2）の強結合条件よりも高くなる。また、交換結合エネルギー定数Ｊ＝２．５（ｅｒｇ／ｃｍ2）付近でも、傾斜角を０°からずらすと急激に磁化反転磁場が低下する。したがって、書込み特性のばらつきを軽減させるためにも、傾斜角は１０°以上３０°以下であることが望ましい。
【００１８】
図３に、本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録媒体および磁気記録再生装置の構成例を示す。本実施形態に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板１上に軟磁性裏打ち層２を形成した後、配向制御層３を成膜し、その上にともに垂直配向した第１磁性層４及び第２磁性層５を成膜した後、保護層６が形成される。第１磁性層４および第２磁性層５は、いずれもハード磁性層であって、これらの磁性層によって磁気記録層が形成される。また、磁気記録層の保磁力は、各ハード磁性層の保磁力の体積平均より低い。このような垂直磁気記録媒体と、主磁極７ａおよび戻り磁極７ｂを有する垂直磁気記録用磁気ヘッド７とによって、磁気回路が構成される。記録時に、磁気ヘッド７の主磁極７ａから磁気記録層を貫いて軟磁性裏打ち層２に達する磁場の向きが、磁気記録層の法線方向に対して１０°以上３０°以下となるようにこの磁気回路を設計することによって、高い熱安定性を保ったまま高い書込み性能を得ることができる。
【００１９】
なお、本発明に係る垂直磁気記録媒体は、非磁性基板１上に、少なくとも、軟磁性裏打ち層２、配向制御層３、および磁気記録層４、５が順次積層されていればよい。
【００２０】
磁気記録層に対する印加磁場の方向は、軟磁性裏打ち層２の膜厚を厚くするほど、また、磁化率を高くするほど垂直に近くなる（すなわち、傾斜角８は減少する）。一方、軟磁性裏打ち層２上に形成される配向制御層３の膜厚を厚くすると、傾斜角８は増大する。また、磁気ヘッド７を、主磁極７ａから出る磁束の一部が直接戻り磁極７ｂに達するような磁極構造とすることによって、磁気記録媒体を貫く磁束を傾けることが可能である。ただし、これらの構造パラメータを変更すると、印加角度とともに磁場強度も変化してしまう。したがって、適切に印加角度および印加磁場強度を調整するためには、主磁極形状、戻り磁極形状、主磁極と戻り磁極との位置関係、および軟磁性裏打ち層２を、実際に作製可能な形状および物性値でモデル化して、電磁界シミュレーションを行って調整するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】交換結合エネルギー定数Ｊに対する各磁性層の磁化が反転する磁場をプロットしたグラフである。
【図２】積層磁性膜の法線に対して角度をもった磁場を印加した場合に、磁化反転を起こす磁場を求めた結果を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る垂直磁気記録媒体および磁気記録再生装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  非磁性基板
２  軟磁性裏打ち層
３  配向制御層
４  第１磁性層
５  第２磁性層
６  保護層
７  磁気ヘッド
７ａ  主磁極
７ｂ  戻り磁極
８  傾斜角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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