(57)【要約】少なくとも垂直磁気記録層と該垂直磁気記録層を裏打ちする面内方向に磁化を有する裏打ち層とを、含む垂直記録型の磁気記録媒体であって、前記裏打ち層は、前記垂直磁気記録層に記録された磁気情報の再生が行われる記録再生温度の付近に補償温度を有するフェリ磁性材料で形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも垂直磁気記録層と該垂直磁気記録層を裏打ちする面内方向に磁化を有する裏打ち層とを、含む垂直記録型の磁気記録媒体であって、
前記裏打ち層は、前記垂直磁気記録層に記録された磁気情報の再生が行われる記録再生温度の付近に補償温度を有するフェリ磁性材料で形成されている、ことを特徴とする垂直記録型の磁気記録媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の垂直記録型の磁気記録媒体において、
前記記録再生温度は−２０℃〜１００℃である、ことを特徴とする垂直記録型の磁気記録媒体。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の垂直記録型の磁気記録媒体において、
前記フェリ磁性材料は、ＧｄＦｅ系合金、ＤｙＦｅ系合金又はガーネット系フェライトである、ことを特徴とする垂直記録型の磁気記録媒体。
【請求項４】
請求項３に記載の垂直記録型の磁気記録媒体において、
前記垂直磁気記録層として単層垂直磁化膜又は多層垂直磁化膜を用いたことを特徴とする垂直記録型磁気記録媒体。
【請求項５】
少なくとも垂直磁気記録層と該垂直磁気記録層を裏打ちする面内方向に磁化を有する裏打ち層とを含む垂直記録型の磁気記録媒体を備え、磁気情報の記録再生をする磁気記憶装置であって、
前記裏打ち層は、記録再生温度付近に補償温度を有するフェリ磁性材料で形成され、
前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録するときに、前記裏打ち層の温度を前記補償温度から離す方向に加熱又は冷却させる裏打ち層温度変更手段が設けられていることを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気記憶装置において、
前記裏打ち層温度変更手段は、前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録するときに、前記裏打ち層を光ビームで加熱する光加熱機構である、ことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の磁気記憶装置において、
前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録する記録側ヘッドとして、単磁極ヘッドを用いたことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項８】
請求項７に記載の磁気記憶装置において、
前記記録側ヘッドからの記録磁界を前記裏打ち層から受けるリターンヨークを備えたことを特徴とする磁気記憶装置。
【請求項９】
請求項８又は９に記載の磁気記憶装置において、
前記記録側ヘッドに、前記垂直磁気記録層に記録された磁気情報を再生するためにＧＭＲ、ＴＭＲ、ＭＲ等の磁気抵抗センサーを用いた再生ヘッドが並設されいることを特徴とする磁気記憶装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明はハードディスク等の磁気記録媒体及びこれを用いた磁気情報の記録・再生を行う磁気記憶装置に関する。現在、実用化されている磁気記録媒体としては、磁気情報を記録する磁気記録層の磁化を面内方向に向けた面内記録型が一般的であり、毎年２倍近いスピードで高密度化されている。
しかし、さらに大容量化した記憶装置への要求があり、これに対応した技術について多くの検討がなされている。
背景技術
上記のようにハードディスク装置の大容量化が求められている中、次世代の高密度磁気記録技術と位置付けられているのが垂直磁気記録型の磁気記録媒体であり、その研究開発が近年、積極的に行われている。
上記垂直磁気記録型の磁気記録媒体には、大きく分けて２種類がある。その１つは磁性層が磁気記録層のみの単層型の磁気記録媒体であり、もう１つは磁気記録層に加え、書込み時にアシスト層として機能する裏打ち層を備えた２層型の磁気記録媒体である。
この２つ目の裏打ち層を有する２層型の磁気記録媒体は、裏打ち層が磁気記録層を下から裏打ちするように配設され、所定の磁化を有しているので記録時に垂直方向の記録磁界を大きくすることができる。よって、理想的な垂直記録が可能となり高密度記録に適した磁気記録媒体として特に注目されている。
高密度な磁気記録を達成するためには、ノイズを確実に低減させることが必須である。ところが、上記２層型の磁気記録媒体の裏打ち層は、一般にＦｅＴａＣやＮｉＦｅ等の強磁性材料で形成されている。このような強磁性の裏打ち層を用いると、磁気記録層に起因するノイズとは別に裏打ち層に起因したより大きなノイズが発生して問題となる。
そこで、この裏打ち層に起因としたノイズを低減させるために、従来において材料等の改良が行われている。しかし、裏打ち層がその役割を果たすためには、所定の磁化を有することが必要である。そして、このように磁化を有する以上これを起因としたノイズを本質的に除去することは困難である。また、そのノイズを確実に低減させる技術ついても未だ満足のできる提案がなされていないのが現状である。
上記のように、２層型で磁気記録層の下に設けた裏打ち層の本来の役目は、磁気情報を記録（書込み）する際にアシストすることであり、そのためには裏打ち層が所定の磁化を有していることが必要である。ところが、磁気記録層に書込まれた磁気情報を再生（読取り）する際には、裏打ち層に起因したノイズ（スパイクノイズ等）が発生して問題となる。
すなわち、磁気記録層をアシストするために設けられる裏打ち層に関しては、記録時と再生時に相反する磁気特性が要求さることになるので、従来においてはこのような要求を満足できる裏打ち層を備えた２層型の磁気記録媒体は存在していなかった。
よって、本発明の主な目的は磁気記録層とその記録をアシストする裏打ち層とを含む２層型磁気記録媒体であって、再生の際には裏打ち層に起因するノイズを確実に抑制できる磁気記録媒体を提供することである。さらに、このような磁気記録媒体を機能させて大容量の磁気情報を記憶することを可能とした磁気記憶装置を提供することも本発明の目的の１つに含む。
発明の開示
前記目的は、少なくとも垂直磁気記録層と該垂直磁気記録層を裏打ちする面内方向に磁化を有する裏打ち層とを、含む垂直記録型の磁気記録媒体であって、
前記裏打ち層は、前記垂直磁気記録層に記録された磁気情報の再生が行われる記録再生温度の付近に補償温度を有するフェリ磁性材料で形成されている垂直記録型の磁気記録媒体により達成することができる。
上記磁気記録媒体は、垂直磁気記録層に磁気情報が記録される際には裏打ち層が磁化を有し、垂直磁気記録層に記録された磁気情報を再生する際には磁化を有さない状態とすることができる。よって、裏打ち層に起因したノイズを確実に抑制できるので、高密度記録な磁気記録媒体とすることができる。
前記記録再生温度は、磁気記録媒体が使用される環境を考慮して、例えば−２０℃〜１００℃の範囲から適宜選定すればよい。そして、前記補償温度はここで特定された記録再生温度の付近に設定すればよい。
前記フェリ磁性材料は、ＧｄＦｅ系合金、ＤｙＦｅ系合金又はガーネット系フェライトを用いることができ、その組成を変更することで前記補償温度を調整することができる。
なお、前記垂直磁気記録層として単層垂直磁化膜又は多層垂直磁化膜を用いることができる。
本発明には、上記の垂直記録型の磁気記録媒体を確実に機能させる磁気記憶装置も含まれる。すなわち、少なくとも垂直磁気記録層と該垂直磁気記録層を裏打ちする面内方向に磁化を有する裏打ち層とを含む垂直記録型の磁気記録媒体を備え、磁気情報の記録再生をする磁気記憶装置であって、前記裏打ち層は、記録再生温度付近に補償温度を有するフェリ磁性材料で形成され、前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録するときに、前記裏打ち層の温度を前記補償温度から離す方向に加熱又は冷却させる裏打ち層温度変更手段が設けられている磁気記憶装置によっても前述した目的は達成される。
そして、前記裏打ち層温度変更手段は、前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録するときに、前記裏打ち層を光ビームで加熱する光加熱機構として構成することができる。
また、前記垂直磁気記録層へ磁気情報を記録する記録側ヘッドとして、単磁極ヘッドを用いることができる。そして、前記記録側ヘッドからの記録磁界を前記裏打ち層から受けるリターンヨーク備えた構造とすることが好ましい。
さらに、前記記録側ヘッドに、前記垂直磁気記録層に記録された磁気情報を再生するためにＧＭＲ、ＴＭＲ、ＭＲ等の磁気抵抗センサーを用いた再生ヘッドが並設されている構造とすることがより好ましい。
発明の実施をするための最良の形態
以下、図に基づいて本発明の垂直記録型の磁気記録媒体（以下、単に磁気記録媒体とする）を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る磁気記録媒体の構成例を示した図である。ここで、図１Ａは非磁性層を設けていない磁気記録媒体１０、図１Ｂは非磁性層を設けた場合の磁気記録媒体２０を例示している。
図１Ａにおいて、磁気記録媒体１０は例えばガラス基板１１上に、下から裏打ち層１２、磁気記録層１３、保護層１４及び潤滑層１５が順に積層された構造を有している。この磁気記録媒体１０は、半導体製造工程で用いられている薄膜形成技術、例えばスパッタリング法、蒸着法、メッキ法等の成膜技術を用いて各層を所定膜厚で順次、積層することにより形成できる。
上記磁気記録層１３は基板１１の面に対して垂直な方向に磁化を有する垂直磁化記録膜である。この磁気記録層１３が成膜される際には、基板１１面に垂直な磁界を供給しながら裏打ち層１２上に形成される。
この磁気記録層１３は、図１Ａに示すように単層の垂直磁化膜で形成してもよいし、多層の垂直磁化膜で形成してもよい。単層膜とする場合は、例えばＣｏＣｒ系の合金材料、アモルファスのＴｂＦｅＣｏ等を用いて形成することができる。また、多層膜とする場合は、例えばＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｆｅ／Ｐｔ等の積層した垂直磁化膜を用いることができる。
上記磁気記録層１３に磁気情報が記録される際に、これをアシストするように配設されているのが前記裏打ち層１２である。この裏打ち層１２も磁性材料で形成されるが、その磁化方向はその上に形成される磁気記録層１３とは異なり、基板１１面に対して平行な面内方向である。このような構成を採用することで、記録ヘッドからの記録磁界が磁気記録層１３に垂直に印加され、正確な記録がなされるようにしている。すなわち、磁気記録層１３の下に所定の磁化を有する裏打ち層１２を設けることで、裏打ち層１２が記録磁界を受入れる構成となり磁気記録層１３への磁気情報の記録が確実に行える構造となる。なお、この磁気記録層１３への磁気情報が記録される様子については後に、図３を参照して説明する。
ここで、上記裏打ち層１２に用いる磁性材料について説明する。裏打ち層１２は、磁気記録層１３に磁気情報の記録が行われる際には所定の磁化を有した状態となるが、磁気記録層１３に記録された磁気情報が再生される際にはその磁化がゼロ或いはノイズの原因とならない程度にまで減衰した状態となる。このようにその磁気特性を変化させる裏打ち層１２は、フェリ磁性材料により形成することができる。
図２は、Ｎタイプと称されるフェリ磁性体の温度特性について示した図である。図２では横軸に温度Ｔ、縦軸に磁化Ｍをとっている。図２からＮタイプのフェリ磁性体は温度依存性があり、温度変化によりその磁化Ｍ（磁気特性）を変化させるという特質がある。すなわち、Ｎタイプのフェリ磁性体は低温側から見て行くと、温度Ｔが上昇するにしたがって見掛け上の磁化Ｍがほぼ消滅する温度が存在する。このように磁化Ｍがゼロとなる温度を補償温度Ｔｃｏｍｐという。この補償温度Ｔｃｏｍｐよりもさらに温度が上昇すると再び磁化Ｍが現われるようになる。よって、Ｎタイプのフェリ磁性材料を用いて裏打ち層１２を形成すると、その磁化状態を温度により制御することができる。
すなわち、前記磁気記録層１３の磁気情報を再生させるときの温度、つまり記録再生温度の付近に上記補償温度Ｔｃｏｍｐを有するフェリ磁性材料を設計して、これを裏打ち層１２に採用することにより、再生時に裏打ち層１２が磁化を有することに起因したノイズの発生を抑制できる。
上記のような裏打ち層１２を形成するには、フェリ磁性材料としてＮｄＦｅ系合金、ＧｄＦｅ系合金、ＤｙＦｅ系合金、ガーネット系フェライト等を用いることが好ましい。こららの材料は、その組成比率を変更することで前記補償温度Ｔｃｏｍｐを調整することができる。
よって、磁気記録層１３の磁気情報を再生させるときの磁気記録媒体の温度を記録再生温度とし、この記録再生温度の付近に上記補償温度Ｔｃｏｍｐが存するようにフェリ磁性材料を設計し、これを用いて裏打ち層１２を形成すればこれに起因したノイズを抑制した磁気記録媒体となる。前記記録再生温度は、磁気記憶装置が設置される部屋の室温と、磁気記憶装置内の温度上昇を考慮して、例えば−２０〜１００℃程度の範囲から適宜選定する。
その一方で、磁気記録層１３に磁気情報を記録する際には、前述したように裏打ち層１２が所定の磁化を有していることが必要である。よって、磁気情報を記録する際に裏打ち層１２の温度を前記補償温度Ｔｃｏｍｐから離す方向に加熱又は冷却させ裏打ち層の温度を変化させる。そのためは裏打ち層を加熱又は冷却する手段を磁気記憶装置内に配置すればよい。図２から明らかなように、裏打ち層１２の温度が、前記補償温度Ｔｃｏｍｐから離れれば磁化Ｍを有するようになるので、冷却しても、加熱してもよい。
例えば、光ビーム等による加熱機構を磁気記録媒体の近傍に配設すれば比較的簡易に裏打ち層１２を加熱できる。この場合には、磁気記録層１３に磁気情報を記録する際に光アシストとしての光ビームにより磁気記録媒体を加熱して裏打ち層１２に磁化を発現させ、さらに保磁力を低減させることにより、本来の裏打ち層１２として機能させることができる。
なお、図１Ａでは、フェリ磁性の裏打ち層１２を単層で形成した例を示しているが、これに限らずフェリ結合させた多層膜で形成してもよい。この場合には、前記記録再生温度の付近で多層膜全体として磁化が発現しないように調整すればよい。
最後に、上記磁気記録層１３上にカーボン系の材料を形成して保護膜１４とし、その上にパーフルオルエーテル等を塗布し、自然乾燥させて潤滑層１５を形成すると図１Ａに示す磁気記録媒体１０となる。
図１Ａに示した磁気記録媒体１０の具体的構成例では、ガラス基板１１上に、ＧｄＦｅＣｏを４００ｎｍ成膜して裏打ち層１２とし、この裏打ち層１２上にＣｏＣｒＰｔを４０ｎｍ成膜して磁気記録層１３とし、この上にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）を５ｎｍ形成して保護膜１４とする。
また、図１Ｂに示した磁気記録媒体２０は裏打ち層１２と磁気記録層１３との間に非磁性層１８を設けた点が相違するが、他の構成は図１Ａに示した磁気記録媒体１０と同様である。このように非磁性層１８を設けると、その上に形成される磁気記録層１３の結晶配向性や結晶粒の状態を向上させることができる。この非磁性層１８は、Ｔｉ、Ｃｒ或いはＴｉＣｒ系の非磁性材料を用いて形成することができ、単層に限らず多層に形成してもよい。図１Ｂに示した磁気記録媒体２０の具体的構成例も、図１Ａに示した磁気記録媒体１０と同様であり、裏打ち層１２と磁気記録層１３との間に非磁性層としてＴｉＣｒを２０ｎｍがさらに形成されている点で相違する。
図３は、上記磁気記録媒体１０を磁気記憶装置内に配置し、磁気ヘッドにより磁気情報を記録、再生する状態について示した図である。図３Ａは記録ヘッド３０により磁気情報を磁気記録層１３に記録する際の状態を示し、図３Ｂは再生ヘッド４０により磁気記録層１３に記録された磁気情報を再生する際の状態を示している。なお、図３Ａ及び図３Ｂでは基本構成が理解し易いように主要部分のみを示している。よって、磁気記録媒体１０は裏打ち層１２と磁気記録層１３のみが示されている。
図３Ａでは、矢印ＨＭＤ方向に相対移動する単磁極ヘッド３０とリターンヨーク３２を用いて、所定の磁気情報が磁気記録層１３に記録される様子を示している。裏打ち層１２は光ビーム３５により加熱され、補償温度Ｔｃｏｍｐよりも高い温度となる。裏打ち層１２は面内方向に所定の磁化３３を有し、本来の裏打ち層として機能して単磁極ヘッド３０からの記録磁界３１を受入れる。よって、磁気記録層１３に正確な磁気情報３４を記録できるようなる。
なお、図３Ａに示すように、裏打ち層１２に入った磁束は、ＨＭＤ方向で単磁極ヘッド３０より前方に設けたリターンヨーク３２により環流させるような構造とするのが好ましい。その際、リターンヨーク３２に入る磁束は磁気記録層１３を横切ることになるが、磁気記録層１３はこの後に単磁極ヘッド３０からの記録磁界３１を受けて磁気情報の記録がされるので、磁気情報に誤りを生じることはない。
上記のように、本発明の磁気記録媒体の裏打ち層は、磁気記録層に磁気情報を記録するときにのみ所定磁化が発現するように加熱（或いは冷却）される。
一方、図３Ｂは磁気記録層１３に記録された、磁気情報を再生する場合について示している。この場合には、裏打ち層１２は加熱されておらず補償温度Ｔｃｏｍｐに近い温度となっている。よって、裏打ち層１２の磁化は略ゼロの状態であるので再生時におけるノイズ発生の原因とはならない。
すなわち、図４にノイズに関して、従来の裏打ち層を備えた２層型の磁気記録媒体と、本発明の磁気記録媒体とを比較して示すように、本発明の磁気記録媒体は裏打ち層に起因したノイズを抑制できるという極めて優れた特質を有している。
また、図５は従来の２層型の磁気記録媒体によるＤＣ消磁後の再生出力波形（Ａ）と、本発明の磁気記録媒体によるＤＣ消磁後の再生出力波形（Ｂ）とを比較して示した図である。上段（Ａ）に示す従来の裏打ち層（ＮｉＦｅ）の場合は、再生時に裏打ち層が磁化を有していることに起因したスパイクノイズＳＰＮが現われている。しかし、下段（Ｂ）に示す本発明のフェリ磁性材料を用いた裏打ち層（ＧｄＦｅＣｏ）を含む磁気記録媒体ではスパイクノイズＳＰＮの発生が抑制されることが確認できる。
さらに、本発明になる磁気記憶装置の一実施例を、図６Ａ及び図６Ｂと共に説明する。図６Ａは磁気記憶装置１００の一実施例の要部を示す断面図であり、図６Ｂは同装置１００の要部を示す平面図である。なお、図３Ａ及びＢにより、磁気記憶装置に配置しされた際の磁気記録媒体に関しては説明しているので、ここでは磁気記憶装置側の概要を簡単に説明する。
図６Ａ及びＢに示すように、磁気記憶装置１００は大略ハウジング１１３からなる。ハウジング１１３内には、モータ１１４、ハブ１１５、複数の磁気記録媒体１１６、複数の記録・再生ヘッド１１７、複数のサスペンション１１８、複数のアーム１１９及びアクチュエータユニット１１２が設けられている。磁気記録媒体１１６はモータ１１４により回転されるハブ１１５に取付けられている。
前記記録・再生ヘッド１１７は、ＧＭＲ、ＴＭＲ、ＭＲ等の磁気抵抗効果を利用する高感度な抵抗センサで構成した再生ヘッドと、前記単磁極ヘッド等で構成した記録ヘッドとからな複合型の記録及び再生が可能な磁気ヘッドである。各記録・再生ヘッド１１７は、対応するアーム１１９の先端にサスペンション１１８を介して取付けられている。アーム１１９はアクチュエータユニット１１２により駆動される。
ここの図６では示していないが、上記磁気記憶装置１００の内部には、光ビームにより磁気記録媒体を加熱する図３Ａで示したと同様の加熱手段を備えている。
上記磁気記録媒体１１６は、図１で説明した構成を有する垂直記録型の磁気記録媒体１０或いは２０を採用することで、裏打ち層に起因したノイズが無く高密度記録が可能である磁気記憶装置となる。勿論、磁気記録媒体１１６の数は３枚には限定されず、１枚でも、２枚又は４枚以上であってもよい。
本磁気記憶装置１００の基本構成は、図６Ａ及びＢに示すものに限定されるものではない。また、本発明で用いる磁気記憶媒体は磁気ディスクに限定されるものではない。
また、上記磁気記憶装置１００の内部に冷却手段を設けて、記録するときのみ磁気記録媒体を冷却して裏打ち層に磁化を発現させるように構成してもよい。
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る垂直記録型の磁気記録媒体の構成例を示した図である。
図２は、Ｎタイプのフェリ磁性体の温度特性について示した図である。
図３は、本発明の磁気記録媒体を磁気記憶装置内に配置し、磁気ヘッドにより磁気情報を記録（Ａ）、再生（Ｂ）する際の様子を説明した図である。
図４は、発生するノイズに関して、従来の２層型の磁気記録媒体と本発明の磁気記録媒体とを比較して示した図である。
図５は、従来の２層型の磁気記録媒体によるＤＣ消磁後の再生出力波形と、本発明の磁気記録媒体によるＤＣ消磁後の再生出力波形とを比較して示した図である。
図６は磁気記憶装置の一実施例を示し、図６Ａは磁気記憶装置の要部を示す断面図であり、図６Ｂは同装置の要部を示す平面図である。
【図１Ａ】
2002095739.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
2002095739.tif 000009
【図６Ａ】
2002095739.tif 000010
【図６Ｂ】
2002095739.tif 000011
【国際調査報告】
2002095739.tif 000012
2002095739.tif 000013
2002095739.tif 000014