磁気ヘッド及び磁気記録再生装置
【課題】微細化され、かつ保磁力の大きな記録ビットにも実効的に大きなマイクロ波磁界を正確に印加しながら記録磁界を印加することが可能な磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供する。
【解決手段】記録磁極と記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、記録磁極に対して相対的に移動するとともに記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている、磁気ヘッド、及び該磁気ヘッドと磁気記録媒体とを備える磁気記録再生装置とする。
【解決手段】記録磁極と記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、記録磁極に対して相対的に移動するとともに記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている、磁気ヘッド、及び該磁気ヘッドと磁気記録媒体とを備える磁気記録再生装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関し、特にマイクロ波アシスト磁気記録方式に用いる磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ハードディスク等の磁気記録媒体に対して、面記録密度を高くして記憶容量を増大させることが望まれており、研究が進められている。
【０００３】
磁気記録媒体に使用される記録方式の一つに、面内記録方式がある。面内記録方式では、面記録密度を高くするために、磁気記録媒体に備えられる磁気記録層を構成する磁性粒子や記録ビットの微細化が求められる。しかしながら、磁性粒子や記録ビットの微細化を進めると、熱エネルギーにより磁気記録層の磁化方向が変化してデータが失われてしまう、いわゆる「熱揺らぎ」が問題となる。
【０００４】
そして、熱揺らぎの影響を抑えることができる技術として「垂直記録方式」が考えられ、実用化されている。面内記録方式が、記録ビットの磁化方向を磁気記録層に対して平行方向に記録する方法であるのに対し、垂直記録方式は、記録ビットの磁化方向を磁気記録層に対して垂直方向に記録する方法である。垂直記録方式では、隣接する記録ビットの反磁界がお互いに強め合うように作用する。したがって、垂直記録方式の記録ビットでは、磁気記録層に平行な方向の大きさを小さくしても、磁気記録層に垂直な方向の大きさを大きくして体積を大きくすることで、熱揺らぎの影響を抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、垂直記録方式を用いたとしても、高い面記録密度を実現させるためには記録ビットを微細化させなければならないということに変わりはない。したがって、より高い面記録密度を実現させるためには、垂直記録方式を用いても熱揺らぎの問題は生じる。この解決策として、極めて高い垂直磁気異方性を有する材料を磁気記録層に用いることが検討されている。これにより、熱揺らぎの問題を解決できるものと考えられる。しかしながら、現状の記録方式では、そのような垂直磁気異方性が極めて大きい材料の磁気記録層（つまり、高い保磁力を有する磁気記録層）に磁気情報を書き込むことは難しい。そこで、高い保磁力を有する磁気記録層への書き込みを実現させるための方法の一つとして、例えば、特許文献１〜３や非特許文献１に開示されているような「マイクロ波アシスト磁気記録方式」が提案されている。
【０００６】
マイクロ波アシスト磁気記録方式では、記録磁界に比べて十分に高いマイクロ波帯域の周波数の磁界（以下、「マイクロ波磁界」という。）を磁気記録媒体の所望の微細部位に印加する。その結果、マイクロ波磁界を印加された部位では磁性粒子が強磁性共鳴し、該部位の保磁力が低下する。すなわち、所望の記録ビットにマイクロ波磁界を印加すると同時に該記録ビットに記録磁界を印加することによって、弱い記録磁界でも該記録ビットを磁化反転させることができる。そのため、磁気記録層に高い保磁力を有するとともに高い磁気異方性を有する材料を用いることが可能になり、記録ビットをより微細化しても熱揺らぎの影響を抑えることができるので、磁気記録媒体の面記録密度を一層向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２３６６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２７７５８６号公報
【特許文献３】特開２００８−３０５４８６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｉａｎ−Ｇａｎｇ Ｚｈｕ、外２名、「Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、２００８年１月、第４４巻、第１号、ｐ．１２５−１３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記先行技術文献に開示されているようなマイクロ波アシスト磁気記録方式に関する技術では、より微細化された記録ビットにマイクロ波磁界を印加する際に問題を生じる虞があった。例えば、現在提案されているマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッドでは、記録磁極の前後方向（記録磁極及び磁気記録媒体の相対的な移動方向に対して平行な方向）のいずれか又は両方にマイクロ波磁界発振素子が備えられており、かかる形態では、マイクロ波磁界を印加することが可能な位置に大きな制約があったため、所望の記録ビットに大きなマイクロ波磁界を印加することが困難であった。また、記録磁極の前後方向の両方にマイクロ波磁界発振素子を備え付けて所望のビットに大きなマイクロ波磁界を印加できるようにしても、その磁界の方向は記録ビットの短軸方向であるので大きな反磁界が作用し、実効的に大きなマイクロ波磁界を記録ビットに印加できない、という問題点もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、微細化され、かつ保磁力の大きな記録ビットにも実効的に大きなマイクロ波磁界を正確に印加しながら記録磁界を印加することが可能な磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、マイクロ波磁界発振素子の設置数及び設置位置を工夫することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、第１の本発明は、記録磁極と記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、記録磁極に対して相対的に移動するとともに記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に、磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている磁気ヘッドを提供することにより、上記課題を解決する。
【００１３】
本発明において「記録磁極」とは、ハードディスク等の磁気記録媒体に磁気情報を記録する記録磁界を発生させることができるものであれば良く、従来の公知のものを特に限定されずに用いることができる。「磁気記録媒体の表面」とは、磁気記録媒体の記録磁極と対向する側の面を意味する。また、本発明において「マイクロ波磁界発振素子」とは、周期的に磁化方向を変化させることができる部位を備えた素子であり、その周波数がマイクロ波帯域のものを意味する。磁化方向の変化周期の位相を適切にずらしたマイクロ波磁界発振素子を２つ以上組み合わせることで、後に具体例を挙げて述べるように、それらの素子の間に位置する記録ビットに正確にマイクロ波磁界を印加させることができる。なお、磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子に流す電流の位相を適切にずらす方法や、マイクロ波磁界発振素子の形状異方性を用いて該マイクロ波磁界発振素子の磁化方向を予めずらしておく方法などが考えられる。マイクロ波磁界発振素子の具体的な構成例については後に詳述する。
【００１４】
上記第１の本発明の磁気ヘッドでは、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ備えられており、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、それらのマイクロ波磁界発振素子と記録磁界が印加されている記録ビットとが、記録ビットの移動軌跡に直交する方向に並ぶように配置されている形態とすることができる。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ略直線状のマイクロ波磁界を所望の記録ビットに印加することができる。
【００１５】
上記第１の本発明の磁気ヘッドでは、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が２つずつ備えられており、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットを囲むように、それらのマイクロ波磁界発振素子が配置されている形態とすることもできる。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ円偏向のマイクロ波磁界を所望の記録ビットに印加することができる。
【００１６】
上記第１の本発明の磁気ヘッドにおいて、さらに、磁気再生素子を備えていることが好ましい。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体への磁気情報の記録、及び磁気記録媒体に記録された磁気情報の再生を、１つの磁気ヘッドで行うことができる。
【００１７】
上記第１の本発明の磁気ヘッドは、記録磁極が主磁極と補助磁極とを有しており、記録磁界が、主磁極、磁気記録媒体、及び補助磁極を還流する磁界である場合に好適に用いることができる。
【００１８】
第２の本発明は、磁気記録媒体と、上記第１の本発明の磁気ヘッドと、を備えている磁気記録再生装置を提供することにより、上記課題を解決する。
【００１９】
上記第２の本発明の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体が、磁気記録層及び軟磁性層を有する垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体であり、磁気ヘッドに備えられる記録磁極が、主磁極と補助磁極とを有しており、記録磁界が、主磁極、磁気記録媒体、及び補助磁極を還流する磁界である場合に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微細化され、かつ保磁力の大きな記録ビットにも実効的に大きなマイクロ波磁界を正確に印加しながら記録磁界を印加することが可能な磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示した矢印ＩＩの方向から見た磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す図である。
【図３】マイクロ波磁界発振素子の構成を概略的に示す図である。
【図４】一対のマイクロ波磁界発振素子によって磁気記録媒体に略直線状のマイクロ波磁界が印加される原理を説明するための図である。
【図５】マイクロ波磁界発振素子の形状の一例を概略的に示す図である。
【図６】本発明の磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６に示した矢印ＶＩの方向から見た磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す図である。
【図８】４つのマイクロ波磁界発振素子によって磁気記録媒体に円偏向のマイクロ波磁界が印加される原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の本発明の説明において、本発明の磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ該磁気記録媒体と該磁気ヘッドとの相対的な移動方向に対して垂直な方向を「トラック方向」ということがある。また、本発明の磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ該磁気記録媒体と該記磁気ヘッドとの相対的な移動方向に対して平行な方向を「ビット方向」ということがある。
【００２３】
１．磁気ヘッド
以下に、図面を参照しつつ、実施形態例に基づいて本発明の磁気ヘッドを詳細に説明する。
【００２４】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の一つの実施形態である磁気ヘッド１０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した矢印ＩＩの方向（トラック方向）から見た磁気ヘッド１０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、磁気ヘッド１０は、再生部３０と、記録部４０と、を備えている。以下に、各構成について詳細に説明する。
【００２６】
＜記録部４０＞
磁気ヘッド１０に備えられる記録部４０は、主磁極４１及び補助磁極４２からなる記録磁極と、記録磁界Ｈｗを励磁するための励磁コイル４３と、マイクロ波磁界を発振させるマイクロ波磁界発振素子４４、４４と、を備えている。
【００２７】
（マイクロ波磁界発振素子４４）
図１に示すように、磁気ヘッド１０では、主磁極４１を挟んでトラック方向に一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４が備えられている。より具体的には、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１の移動軌跡（記録ビット１は図１に示したＸの方向に移動する。）を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子４４が１つずつ備えられており、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、２つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４と記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１とは、記録ビット１の移動軌跡に直交する方向（トラック方向）に並ぶように配置されている。
【００２８】
本発明に用いることができるマイクロ波発振素子は、マイクロ波磁界を発振できるものであれば特に限定されないが、用いることができるマイクロ波磁界発振素子の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に用いることができるマイクロ波磁界発振素子の構成の一例を概略的に示す図である。図３では、紙面下側が、磁気記録媒体２０が備えられる側であり、紙面奥／手前方向がトラック方向である。
【００２９】
図３に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４は、高磁気異方性層４４１、非磁性層４４２、高飽和磁化層４４３、及び低磁気異方性層４４４をその順で積層した積層体４４９、並びに、積層体４４９を挟持した一対の電極４４５、４４６を備えている。
【００３０】
（１）高磁気異方性層４４１
高磁気異方性層４４１は、磁化４４１ａの方向が膜面垂直方向に固定された強磁性体を含む層である。高磁気異方性層４４１に含まれる強磁性体の具体例としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性層や、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層や、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層などを挙げることができる。より高い磁気異方性エネルギーが必要であれば、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系、ＦｅＰｄ系の合金磁性層や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、膜面垂直磁気異方性に優れた材料を適宜利用することができる。
【００３１】
なお、高磁気異方性層４４１は磁化固着層の意味合いもあるため、高磁気異方性層４４１の磁化が常に安定であるように、高磁気異方性層４４１と高飽和磁化層４４３とが、あまり大きな磁気的結合をしないように、非磁性層４４２の材料や膜厚等を適宜選択することが好ましい。
【００３２】
（２）非磁性層４４２
非磁性層４４２は非磁性体を含むスピン透過率が高い層である。非磁性層４４２に含まれる非磁性体の好ましい具体例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属を挙げることができる。また、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属やＭｇＯ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏなどの非磁性絶縁体を利用することも可能である。
【００３３】
（３）高飽和磁化層４４３
高飽和磁化層４４３は磁性体からなる磁性層を少なくとも１層有する層である。高飽和磁化層４４３に用いる磁性層を構成する材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きく膜面内方向に磁化する軟磁性層や、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜や、スピン分極率の高いＬ２１型の規則構造を有するフルホイスラー合金等を挙げることができる。
【００３４】
（４）低磁気異方性層４４４
低磁気異方性層４４４は、磁化４４４ａの方向が膜面垂直方向に固定された強磁性体を含む層である。ただし、低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａの方向は、高磁気異方性層４４１の磁化４４１ａの方向と逆向きであり、低磁気異方性層４４４は、高磁気異方性層４４１より磁気異方性が小さい材料を用いるか、または高磁気異方性層４４１と同じ材料を用いる場合は高磁気異方性層４４１より層厚が薄く形成されている。低磁気異方性層４４４に含まれる強磁性体の具体例としては、高磁気異方性層４４１と同様のものを挙げることができる。
【００３５】
（５）電極４４５、４４６
マイクロ波磁界発振素子４４に用いることができる電極４４５、４４６を構成する材料の具体例としては、Ｔｉ、Ａｇ、ＣｕやＣｕ−Ｎなどを挙げることができる。電極４４５、４４６はそれぞれ一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。なお、電極４４５もしくは電極４４６は積層体４４９の結晶構造および結晶配向を制御する働きも有する。
【００３６】
一対の電極４４５、４４６と積層体４４９とは、積層体４４９を構成する各層に電流を通電可能なように、電気的に接続されている。磁気ヘッド１０の内部または外部に適宜配置された定電流源を用いることによって、電極４４５、４４６を経由して積層体４４９に所定の直流電流４４７を流すことができる。
【００３７】
（６）マイクロ波磁界が発生する原理
図３に示すように、電極４４６、積層体４４９、電極４４５の順に直流電流４４７が通電すると、それとは反対方向に電子流４４８が流れることになる。電子流４４８は電極４４５から高磁気異方性層４４１に流入し、高磁気異方性層４４１を通過する。高磁気異方性層４４１を通過する電子のスピンは、高磁気異方性層４４１の磁化４４１ａの向きに偏極される。この偏極された電子流４４８は、スピン透過率の高い非磁性層４４２を経由して、高飽和磁化層４４３及び低磁気異方性層４４４に流入する。
【００３８】
スピン偏向された電子流が磁性材料を通るとき、スピンから角運動量が伝達されて材料の磁気モーメントにトルクを与える。すなわち、高磁気異方性層４４１、及び低磁気異方性層４４４を有する積層体４４９内で、スピン偏向された電子流４４８は、高磁気異方性層４４１から低磁気異方性層４４４に角運動量を伝達して、低磁気異方性層４４４にトルクを与え、低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａの強磁性共鳴（連続的な歳差運動）を誘導することができる。このため、低磁気異方性層４４４内にはその磁気特性等に応じて数ＧＨｚから１００ＧＨｚを超える範囲内の高周波発振現象が生じる。ここで、低磁気異方性層４４４と高飽和磁化層４４３は磁気的に強く交換結合しているため、高飽和磁化層４４３の磁化４４３ａも低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａと同様に、数ＧＨｚから１００ＧＨｚを超える範囲内の高周波発振現象が起こる。このとき、高飽和磁化層４４３の磁気記録媒体２０に対向する面４４３ｂ側にはマイクロ波磁界が生じる。
【００３９】
（７）マイクロ波磁界が磁気記録層２３に印加される原理
次に、図４を用いて、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４によってマイクロ波磁界が磁気記録層２３に印加される原理について説明する。図４は、図１に示した矢印ＩＶの方向（ビット方向）から見た図であり、以下の説明に不要な構成は省略して、概略的に示している。
【００４０】
上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４の磁気記録媒体２０に対向する面側にはマイクロ波磁界が生じる。ここで、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４について、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａを構成する各層と他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂを構成する各層のビット方向から見た積層順を逆にするとともに、電流を流す方向を逆にする（積層順と電流を流す方向の両方を逆にするので、電極４４６、低磁気異方性層４４４、高飽和磁化層４４３、非磁性層４４２、高磁気異方性層４４１、及び、電極４４５の順で電流が流されるということについては同じ。）ことによって、図４（ａ）〜（ｄ）に示した状態を周期的に繰り返させることができる。すなわち、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のうち、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａと他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂとで電流を流した際の磁化方向の変化の方向が逆回りになる。このとき、図４（ｂ）に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かって磁界が発生している状態と、図４（ｄ）に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かって磁界が発生している状態とが繰り返されることによって、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４の間で方向が周期的に変化するマイクロ波磁界Ｈｍ１を発生させることができる。
【００４１】
なお、上記したように、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれから発振されるマイクロ波磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれに流す電流の位相を適切にずらす方法も考えられる。また、マイクロ波磁界発振素子４４、４４の形状異方性を用いる方法なども考えられる。マイクロ波磁界発振素子４４、４４の形状異方性を用いる方法の一例を、図５を用いて説明する。図５は、マイクロ波磁界発振素子４４の形状の一例を概略的に示す図であり、マイクロ波磁界発振素子４４をビット方向から見た形状を示している。図５において、紙面左右方向がトラック方向、紙面奥／手前方向がビット方向であり、紙面下側は磁気記録媒体２０が備えられる側である。図５（ａ）に示した形状は、トラック方向（両矢印Ｖで示した部分）が最も長くなっており、トラック方向の一方の端部ａから磁気記録媒体２０に最も近い部分ｂまでの傾斜が、端部ａから磁気記録媒体２０から最も遠い部分ｄまでの傾斜よりきつくなっており、トラック方向の他方の端部ｃから部分ｂまでの傾斜が、端部ｃから部分ｄまでの傾斜より緩くなっている。また、図５（ｂ）に示した形状は、図５（ａ）に示した形状を紙面に垂直な方向の軸を中心にして１８０度回転させたものである。例えば、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のうち、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａを図５（ａ）に示すような形態とし、他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂを図５（ｂ）に示すような形態とすると、マイクロ波磁界発振素子４４ａを構成する各層とマイクロ波磁界発振素子４４ｂを構成する各層のビット方向から見た積層順と電流を流す方向が同じであっても、マイクロ波磁界発振素子４４ａとマイクロ波磁界発振素子４４ｂとで電流を流した際に変化する磁化方向を逆回りにすることができると考えられる。すなわち、図５（ａ）に示した形態では、磁化方向がビット方向から見て反時計回り（破線矢印ｍａ１で示した向きから実線矢印ｍａ２で示した向きに変化する方向）に変化し、図５（ｂ）に示した形態では、磁化方向がビット方向から見て時計回り（破線矢印ｍｂ１示した向きから実線矢印ｍｂ２示した向きに変化する方向）に変化する。
【００４２】
一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４は、磁気記録媒体２０の表面に平行な面内において主磁極４１を挟むようにして主磁極４１の近傍に一直線上に配置されている。そのため、マイクロ波磁界発振素子４４、４４及び主磁極４１を備えた磁気記録ヘッド１０を磁気記録媒体２０に近接対向させると、主磁極４１から発生した記録磁界Ｈｗが印加される記録ビット１に、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４から発生するマイクロ波磁界Ｈｍ１を印加することができる。
【００４３】
なお、磁気記録層の保磁力を効率的に低減するには、磁気記録層に対してその磁化容易軸（記録磁化方向）と直交する方向にマイクロ波磁界を印加して磁化にトルクを与えて強磁性共鳴（歳差運動）を起こさせる必要がある。従って、垂直記録媒体を用いる場合、その保磁力を効率的に低下させるには、磁気記録媒体の表面に平行な方向の成分が支配的なマイクロ波磁界を磁気記録層に印加する必要がある。かつ、トラック方向の成分が支配的なマイクロ波磁界を磁気記録層に印加することが好ましい。これは、記録ビットの形状が、通常、ビット方向よりトラック方向の方が長くなるためである。すなわち、記録ビットに印加するマイクロ波磁界の方向は、ビット方向よりトラック方向である方が、記録ビット内に印加される実効的なマイクロ波磁界を大きくすることができる。
【００４４】
マイクロ波磁界発振素子４４、４４によれば、磁気記録媒体２０の表面に略平行（すなわち、記録ビット１の垂直磁化Ｍに対して直交する方向。）であり、略一直線状のマイクロ波磁界Ｈｍ１を記録ビット１に印加することができる。したがって、記録ビット１の磁化Ｍに強磁性共鳴による歳差運動を起こさせて保磁力を低下させ、磁化反転し易くすることができる。なお、マイクロ波磁界Ｈｍ１の周波数は、磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数と同一または近い周波数に設定することが好ましい。
【００４５】
（記録磁極）
磁気ヘッド１０の記録磁極は、主磁極４１及び補助磁極４２からなる。主磁極４１及び補助磁極４２は、従来の磁気ヘッドに用いられるものであれば特に限定されない。主磁極４１の形状は、補助磁極４２側から見て磁気記録媒体２０に近接する先端が基端よりも細くなっている。また、主磁極４１の先端の幅は補助磁極４２の先端の幅よりも著しく小さくなっている。なお、主磁極４１は、基端部が補助磁極４２に磁気的に接続されている。
【００４６】
（その他の構成）
励磁コイル４３は、従来の磁気ヘッドに用いられるものであれば特に限定されない。なお、図１及び図２ではコイル４３を簡略して示しているが、実際には励磁コイルは主磁極を複数ターン巻くようにして配置されていることが好ましい。また、磁気ヘッド１０では、記録部４０が主磁極４１と補助磁極４２とを備える形態を例示しているが、本発明の磁気ヘッドはかかる形態に限定されない。例えば、さらに図示しない磁気シールドを設けることによって、以下に説明する利益を得られる。すなわち、主磁極４１からの漏洩記録磁界により、所望の記録ビットの周辺の記録ビットの磁化が影響を受ける場合があるが、補助磁極４２以外にも主磁極４１に対向、もしくは取り囲むように磁気シールドを設置することによって、主磁極４１から磁気記録媒体２０への漏洩記録磁界を少なくすることができる。
【００４７】
＜再生部３０＞
再生部３０は、磁気シールド３１（補助磁極４２の働きも兼ねている。）と、磁気シールド３２と、磁気シールド３１及び３２に挟まれた磁気再生素子３３と、を備えている。なお、図１及び図２では、補助磁極４２と磁気シールド３１とが同一のものである形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、補助磁極４２と磁気シールド３１とをそれぞれ別体の構成として設けても良い。
【００４８】
磁気再生素子３３としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。具体的には、ＧＭＲ素子なＴＭＲ素子などを利用することが可能である。磁気再生素子３３を２枚の磁気シールド３１、３２の間に設置することによって、再生分解能を上げることができる。
【００４９】
＜第二実施形態＞
図６は、本発明の一つに実施形態である磁気ヘッド５０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図である。図７は、図６に示した矢印ＶＩの方向（トラック方向）から見た磁気ヘッド５０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す図である。なお、図６及び図７では、図１及び図２に示したものと同様の構成のものには同符号を付している。
【００５０】
磁気ヘッド５０は、記録部６０に備えられるマイクロ波磁界発振素子の形状、数及び設置位置以外は、磁気ヘッド１０と構成が同様である。したがって、以下の磁気ヘッド５０の説明においては、磁気ヘッド１０の説明で説明した構成についての詳細な説明を省略する。
【００５１】
（マイクロ波磁界発振素子４４、４５）
図６に示すように、磁気ヘッド５０では、主磁極４１を囲むようにして４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が備えられている。より具体的には、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１の移動軌跡（記録ビット１は図６に示したＸの方向に移動する。）を挟むようにして一方にマイクロ波磁界発振素子４４、４５が備えられ、他方もマイクロ波磁界発振素子４４、４５が備えられており、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１を囲むようにして、上記４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が配置されている。さらに、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５及び記録ビット１の位置関係は、記録ビット１を中心とする長方形もしくは正方形の各頂点に４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が備えられており、一つの対角線上にマイクロ波磁界発振素子４４、４４が備えられ、他の対角線上にマイクロ波磁界発振素子４５、４５が備えられている。
【００５２】
マイクロ波磁界発振素子４５とマイクロ波磁界発振素子４４とは、図６に示すように、長手方向が異なる以外は同様の構成である。すなわち、マイクロ波磁界発振素子４４の長手方向はトラック方向に略平行であり、マイクロ波磁界発振素子４５の長手方向は磁気記録媒体２０の表面に略直交する方向である。これら４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５は、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１を囲む位置に備えられる。
【００５３】
図８を用いて４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によって磁気記録媒体２０にマイクロ波磁界Ｈｍ２が印加される原理について説明する。図８は、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によって磁気記録媒体２０に円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２が印加される原理を説明するための図である。図８（ａ）〜（ｄ）の左側の各図は、記録部６０の一部及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図であり、図８（ａ）〜（ｄ）の右側の各図は、それぞれ左側の図に示した記録ビット１を主磁極４１側から見た図であり、記録ビット１の磁化Ｍ及びマイクロ波磁界Ｈｍ２の方向を概略的に示す図である。図８では、以下の説明に不要な構成は省略して、概略的に示している。
【００５４】
上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４の磁気記録媒体２０に対向する面側にはマイクロ波磁界が生じる。同様に、マイクロ波磁界発振素子４５の磁気記録媒体２０に対向する面側にもマイクロ波磁界が生じる。
【００５５】
図８（ａ）〜（ｄ）に示したように、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５のそれぞれの磁気記録媒体２０に対向する面側に、位相がずれたマイクロ波磁界を生じさせることによって、円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。本実施形態では、マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５との形状異方性（マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５とでは、ビット方向に平行な方向の軸を中心として９０度回転させた形状をしている。）を利用し、さらに、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４について、一方のマイクロ波磁界発振素子４４を構成する各層と他方のマイクロ波磁界発振素子４４を構成する各層のビット方向から見た積層順を逆にするとともに、電流を流す方向を逆にし（積層順と電流を流す方向の両方を逆にするので、電極４４６、低磁気異方性層４４４、高飽和磁化層４４３、非磁性層４４２、高磁気異方性層４４１、及び、電極４４５の順で電流が流されるということについては同じ。）、一対のマイクロ波磁界発振素子４５、４５についても同様に積層順および電流を流す方向を逆にすることよって、図８（ａ）〜（ｄ）に示したような円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。すなわち、図８（ａ）に示すようにマイクロ波磁界発振素子４５ａ（以下、「素子４５ａ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４５ｂ（以下、「素子４５ｂ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態から、図８（ｂ）に示すようにマイクロ波磁界発振素子４４ａ（以下、「素子４４ａ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ｂ（以下、「素子４４ｂ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、図８（ｃ）に示すように素子４５ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４５ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、図８（ｄ）に示すように素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、再び、図８（ａ）に示すように素子４５ａの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４５ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となるということを繰り返すことによって、円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。
【００５６】
なお、第一実施形態での説明と同様に、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれから発振されるマイクロ波磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれに流す電流の位相を適切にずらす方法や、図５に示したような形状異方性を用いる方法なども考えられ、これは、一対のマイクロ波磁界発振素子４５、４５についても同様である。ただし、形状異方性を用いる場合、上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５とでは、ビット方向に平行な方向の軸を中心として９０度回転させた形状とする。
【００５７】
４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５は、磁気記録媒体２０の表面に平行な面内において主磁極４１を囲むようにして主磁極４１の近傍に配置されている。そのため、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５及び主磁極４１を備えた磁気記録ヘッド６０を磁気記録媒体２０に近接対向させると、記録磁界Ｈｗが印加される記録ビット１に、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５から発振されるマイクロ波磁界Ｈｍ２を印加することができる。
【００５８】
マイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によれば、記録ビット１の垂直磁化Ｍに対して直交する方向の円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を印加することができる。したがって、記録ビット１の磁化Ｍに強磁性共鳴による歳差運動を起こさせて保磁力を低下させ、磁化反転し易くすることができる。なお、マイクロ波磁界Ｈｍ２の周波数は、磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数と同一または近い周波数に設定することが好ましい。
【００５９】
これまでの本発明の磁気ヘッドの説明では、マイクロ波磁界発振素子が２つまたは４つ備えられる形態について説明したが、本発明の磁気ヘッドはかかる形態に限定されない。本発明の磁気ヘッドに備えられるマイクロ波磁界発振素子は、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ１つずつ以上備えられていれば良い。
【００６０】
２．磁気記録再生装置
図１及び図２を参照しつつ、本発明の磁気記録再生装置について説明する。本発明の磁気記録再生装置の一つの実施形態である磁気記録再生装置１００は、磁気記録媒体２０及び本発明の磁気ヘッド１０を備えている。なお、磁気記録再生装置１００は、磁気ヘッド１０を備えているが、本発明の磁気記録再生装置では、磁気ヘッド１０をその他の本発明の磁気ヘッドとすることもできる。
【００６１】
（磁気記録媒体２０）
磁気記録媒体２０は、基板２１、軟磁性層２２、及び磁気記録層２３を有しており、基板２１上に軟磁性層２２、及び磁気記録層２３がその順で形成されている。
【００６２】
磁気記録媒体２０に磁気情報を記録する際には、励磁コイル４３に直流電流を供給することにより記録磁極に電流磁場を発生させる。この電流磁界は主磁極４１、磁気記録媒体２０の軟磁性層２２、及び補助磁極４２を還流し、磁気記録層２３には、磁気記録媒体２０の表面に対して垂直な方向に印加される。すなわち、励磁コイル４３に直流電流を供給することにより、主磁極４１の磁化が電流磁場の方向に揃い、この磁化からの漏れ磁場が記録磁界Ｈｗとなる。記録磁界Ｈｗは記録媒体２０を貫き、磁気記録層２３の一部である記録ビットを構成する磁性粒子の磁化が所定の方向に制御され、磁気記録層２３に磁気情報が記録される。一方、磁気記録層２３に記録された磁気情報を再生する際には、磁気再生素子３３が磁気記録層２３の一部である記録ビットの磁化の方向を読み取る。
【００６３】
磁気記録層２３を構成する材料は特に限定されず、具体例としては、ＣｏＣｒＰｔ合金の他、鉄族元素（Ｃｏ、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ）を含む他の合金を挙げることができ、特にＣｏＰｔやＦｅＰｔ系の規則合金やＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜などの高磁気異方性材料とすることもできる。磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数は、磁気記録層２３を構成する磁性粒子の形状や構成元素等により決まる材料に固有の値であり、５ＧＨｚ〜２００ＧＨｚを想定することができ、通常は２０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚである。磁気記録層２３は強磁性共鳴周波数を１つだけ有することもあり、複数の強磁性共鳴周波数を有することもある。
【００６４】
図１及び図２では、磁気記録媒体２０が基板２１上に軟磁性層２２及び磁気記録層２３がその順で形成された形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、公知の磁気記録媒体を特に限定されずに用いることができる。例えば、基板２１と軟磁性層２２との間に、さらに下地層を設けたり、軟磁性層２２と磁気記録層２３との間に配向層を設けたり、磁気記録層２３の上に保護層や潤滑層を設けたりすることができる。また、これらの各層が複数の層で構成されていてもよい。さらに、磁気記録媒体２０は基板２１の片面に磁気記録層２３が形成された片面記録式であるが、基板の両面に磁気記録層を形成した両面記録式の磁気記録媒体についても本発明を適用可能である。この場合、磁気ヘッドは、磁気記録媒体の両面側に設置される。
【００６５】
（その他の構成）
磁気記録媒体２０は、図１及び図２に示す矢印Ｘの方向に移動させる移動手段（不図示）に取付けられている。移動手段は、磁気記録媒体２０の上を浮上または接触しながら相対的に磁気ヘッド１０を移動させることができる手段であれば特に限定されず、従来の磁気記録再生装置に用いられている公知のもの用いることができる。具体例としては、スピンドルなどを挙げることができる。また、磁気ヘッド１０を磁気記録媒体２０の所定の位置の位置合わせする制御手段（不図示）など、従来の磁気記録再生装置に通常備えられている手段も備えているが、これらの手段についても従来の磁気記録再生装置に用いられている公知のものを用いることができる。
【００６６】
本発明は、垂直記録方式に特に有効であるため、主に垂直記録方式について説明したが、本発明はかかる形態に限定されず、面内記録方式にも用いることができる。
【００６７】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う磁気ヘッド及び磁気記録再生装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 磁気ヘッド
２０ 磁気記録媒体
２１ 基板
２２ 軟磁性層
２３ 磁気記録層
３０ 再生部
３１ 磁気シールド
３２ 磁気シールド
３３ 磁気再生素子
４０ 記録部
４１ 主磁極
４２ 補助磁極
４３ 励磁コイル
４４ マイクロ波磁界発振素子
４５ マイクロ波磁界発振素子
４４１ 高磁気異方性層
４４２ 非磁性層
４４３ 高飽和磁化層
４４４ 低磁気異方性層
４４５ 電極
４４６ 電極
４４７ 直流電流
４４８ 電子流
４４９ 積層体
１００ 磁気記録再生装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関し、特にマイクロ波アシスト磁気記録方式に用いる磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ハードディスク等の磁気記録媒体に対して、面記録密度を高くして記憶容量を増大させることが望まれており、研究が進められている。
【０００３】
磁気記録媒体に使用される記録方式の一つに、面内記録方式がある。面内記録方式では、面記録密度を高くするために、磁気記録媒体に備えられる磁気記録層を構成する磁性粒子や記録ビットの微細化が求められる。しかしながら、磁性粒子や記録ビットの微細化を進めると、熱エネルギーにより磁気記録層の磁化方向が変化してデータが失われてしまう、いわゆる「熱揺らぎ」が問題となる。
【０００４】
そして、熱揺らぎの影響を抑えることができる技術として「垂直記録方式」が考えられ、実用化されている。面内記録方式が、記録ビットの磁化方向を磁気記録層に対して平行方向に記録する方法であるのに対し、垂直記録方式は、記録ビットの磁化方向を磁気記録層に対して垂直方向に記録する方法である。垂直記録方式では、隣接する記録ビットの反磁界がお互いに強め合うように作用する。したがって、垂直記録方式の記録ビットでは、磁気記録層に平行な方向の大きさを小さくしても、磁気記録層に垂直な方向の大きさを大きくして体積を大きくすることで、熱揺らぎの影響を抑えることができる。
【０００５】
しかしながら、垂直記録方式を用いたとしても、高い面記録密度を実現させるためには記録ビットを微細化させなければならないということに変わりはない。したがって、より高い面記録密度を実現させるためには、垂直記録方式を用いても熱揺らぎの問題は生じる。この解決策として、極めて高い垂直磁気異方性を有する材料を磁気記録層に用いることが検討されている。これにより、熱揺らぎの問題を解決できるものと考えられる。しかしながら、現状の記録方式では、そのような垂直磁気異方性が極めて大きい材料の磁気記録層（つまり、高い保磁力を有する磁気記録層）に磁気情報を書き込むことは難しい。そこで、高い保磁力を有する磁気記録層への書き込みを実現させるための方法の一つとして、例えば、特許文献１〜３や非特許文献１に開示されているような「マイクロ波アシスト磁気記録方式」が提案されている。
【０００６】
マイクロ波アシスト磁気記録方式では、記録磁界に比べて十分に高いマイクロ波帯域の周波数の磁界（以下、「マイクロ波磁界」という。）を磁気記録媒体の所望の微細部位に印加する。その結果、マイクロ波磁界を印加された部位では磁性粒子が強磁性共鳴し、該部位の保磁力が低下する。すなわち、所望の記録ビットにマイクロ波磁界を印加すると同時に該記録ビットに記録磁界を印加することによって、弱い記録磁界でも該記録ビットを磁化反転させることができる。そのため、磁気記録層に高い保磁力を有するとともに高い磁気異方性を有する材料を用いることが可能になり、記録ビットをより微細化しても熱揺らぎの影響を抑えることができるので、磁気記録媒体の面記録密度を一層向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１２３６６９号公報
【特許文献２】特開２００８−２７７５８６号公報
【特許文献３】特開２００８−３０５４８６号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊｉａｎ−Ｇａｎｇ Ｚｈｕ、外２名、「Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」、ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ、２００８年１月、第４４巻、第１号、ｐ．１２５−１３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記先行技術文献に開示されているようなマイクロ波アシスト磁気記録方式に関する技術では、より微細化された記録ビットにマイクロ波磁界を印加する際に問題を生じる虞があった。例えば、現在提案されているマイクロ波アシスト磁気記録方式の磁気ヘッドでは、記録磁極の前後方向（記録磁極及び磁気記録媒体の相対的な移動方向に対して平行な方向）のいずれか又は両方にマイクロ波磁界発振素子が備えられており、かかる形態では、マイクロ波磁界を印加することが可能な位置に大きな制約があったため、所望の記録ビットに大きなマイクロ波磁界を印加することが困難であった。また、記録磁極の前後方向の両方にマイクロ波磁界発振素子を備え付けて所望のビットに大きなマイクロ波磁界を印加できるようにしても、その磁界の方向は記録ビットの短軸方向であるので大きな反磁界が作用し、実効的に大きなマイクロ波磁界を記録ビットに印加できない、という問題点もあった。
【００１０】
そこで、本発明は、微細化され、かつ保磁力の大きな記録ビットにも実効的に大きなマイクロ波磁界を正確に印加しながら記録磁界を印加することが可能な磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、マイクロ波磁界発振素子の設置数及び設置位置を工夫することによって、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
【００１２】
すなわち、第１の本発明は、記録磁極と記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、記録磁極に対して相対的に移動するとともに記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に、磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている磁気ヘッドを提供することにより、上記課題を解決する。
【００１３】
本発明において「記録磁極」とは、ハードディスク等の磁気記録媒体に磁気情報を記録する記録磁界を発生させることができるものであれば良く、従来の公知のものを特に限定されずに用いることができる。「磁気記録媒体の表面」とは、磁気記録媒体の記録磁極と対向する側の面を意味する。また、本発明において「マイクロ波磁界発振素子」とは、周期的に磁化方向を変化させることができる部位を備えた素子であり、その周波数がマイクロ波帯域のものを意味する。磁化方向の変化周期の位相を適切にずらしたマイクロ波磁界発振素子を２つ以上組み合わせることで、後に具体例を挙げて述べるように、それらの素子の間に位置する記録ビットに正確にマイクロ波磁界を印加させることができる。なお、磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子に流す電流の位相を適切にずらす方法や、マイクロ波磁界発振素子の形状異方性を用いて該マイクロ波磁界発振素子の磁化方向を予めずらしておく方法などが考えられる。マイクロ波磁界発振素子の具体的な構成例については後に詳述する。
【００１４】
上記第１の本発明の磁気ヘッドでは、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ備えられており、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、それらのマイクロ波磁界発振素子と記録磁界が印加されている記録ビットとが、記録ビットの移動軌跡に直交する方向に並ぶように配置されている形態とすることができる。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ略直線状のマイクロ波磁界を所望の記録ビットに印加することができる。
【００１５】
上記第１の本発明の磁気ヘッドでは、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が２つずつ備えられており、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットを囲むように、それらのマイクロ波磁界発振素子が配置されている形態とすることもできる。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ円偏向のマイクロ波磁界を所望の記録ビットに印加することができる。
【００１６】
上記第１の本発明の磁気ヘッドにおいて、さらに、磁気再生素子を備えていることが好ましい。かかる形態とすることによって、磁気記録媒体への磁気情報の記録、及び磁気記録媒体に記録された磁気情報の再生を、１つの磁気ヘッドで行うことができる。
【００１７】
上記第１の本発明の磁気ヘッドは、記録磁極が主磁極と補助磁極とを有しており、記録磁界が、主磁極、磁気記録媒体、及び補助磁極を還流する磁界である場合に好適に用いることができる。
【００１８】
第２の本発明は、磁気記録媒体と、上記第１の本発明の磁気ヘッドと、を備えている磁気記録再生装置を提供することにより、上記課題を解決する。
【００１９】
上記第２の本発明の磁気記録再生装置は、磁気記録媒体が、磁気記録層及び軟磁性層を有する垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体であり、磁気ヘッドに備えられる記録磁極が、主磁極と補助磁極とを有しており、記録磁界が、主磁極、磁気記録媒体、及び補助磁極を還流する磁界である場合に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、微細化され、かつ保磁力の大きな記録ビットにも実効的に大きなマイクロ波磁界を正確に印加しながら記録磁界を印加することが可能な磁気ヘッド及び該磁気ヘッドを備えた磁気記録再生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示した矢印ＩＩの方向から見た磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す図である。
【図３】マイクロ波磁界発振素子の構成を概略的に示す図である。
【図４】一対のマイクロ波磁界発振素子によって磁気記録媒体に略直線状のマイクロ波磁界が印加される原理を説明するための図である。
【図５】マイクロ波磁界発振素子の形状の一例を概略的に示す図である。
【図６】本発明の磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す斜視図である。
【図７】図６に示した矢印ＶＩの方向から見た磁気ヘッドの一部、及び磁気記録媒体の一部を概略的に示す図である。
【図８】４つのマイクロ波磁界発振素子によって磁気記録媒体に円偏向のマイクロ波磁界が印加される原理を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の本発明の説明において、本発明の磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ該磁気記録媒体と該磁気ヘッドとの相対的な移動方向に対して垂直な方向を「トラック方向」ということがある。また、本発明の磁気ヘッドに対向する磁気記録媒体の表面に平行であり、かつ該磁気記録媒体と該記磁気ヘッドとの相対的な移動方向に対して平行な方向を「ビット方向」ということがある。
【００２３】
１．磁気ヘッド
以下に、図面を参照しつつ、実施形態例に基づいて本発明の磁気ヘッドを詳細に説明する。
【００２４】
＜第一実施形態＞
図１は、本発明の一つの実施形態である磁気ヘッド１０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図である。図２は、図１に示した矢印ＩＩの方向（トラック方向）から見た磁気ヘッド１０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、磁気ヘッド１０は、再生部３０と、記録部４０と、を備えている。以下に、各構成について詳細に説明する。
【００２６】
＜記録部４０＞
磁気ヘッド１０に備えられる記録部４０は、主磁極４１及び補助磁極４２からなる記録磁極と、記録磁界Ｈｗを励磁するための励磁コイル４３と、マイクロ波磁界を発振させるマイクロ波磁界発振素子４４、４４と、を備えている。
【００２７】
（マイクロ波磁界発振素子４４）
図１に示すように、磁気ヘッド１０では、主磁極４１を挟んでトラック方向に一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４が備えられている。より具体的には、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１の移動軌跡（記録ビット１は図１に示したＸの方向に移動する。）を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子４４が１つずつ備えられており、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、２つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４と記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１とは、記録ビット１の移動軌跡に直交する方向（トラック方向）に並ぶように配置されている。
【００２８】
本発明に用いることができるマイクロ波発振素子は、マイクロ波磁界を発振できるものであれば特に限定されないが、用いることができるマイクロ波磁界発振素子の一例について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に用いることができるマイクロ波磁界発振素子の構成の一例を概略的に示す図である。図３では、紙面下側が、磁気記録媒体２０が備えられる側であり、紙面奥／手前方向がトラック方向である。
【００２９】
図３に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４は、高磁気異方性層４４１、非磁性層４４２、高飽和磁化層４４３、及び低磁気異方性層４４４をその順で積層した積層体４４９、並びに、積層体４４９を挟持した一対の電極４４５、４４６を備えている。
【００３０】
（１）高磁気異方性層４４１
高磁気異方性層４４１は、磁化４４１ａの方向が膜面垂直方向に固定された強磁性体を含む層である。高磁気異方性層４４１に含まれる強磁性体の具体例としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系磁性層や、ＴｂＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層や、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄ等のＣｏ人工格子磁性層などを挙げることができる。より高い磁気異方性エネルギーが必要であれば、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系、ＦｅＰｄ系の合金磁性層や、ＳｍＣｏ系合金磁性層など、膜面垂直磁気異方性に優れた材料を適宜利用することができる。
【００３１】
なお、高磁気異方性層４４１は磁化固着層の意味合いもあるため、高磁気異方性層４４１の磁化が常に安定であるように、高磁気異方性層４４１と高飽和磁化層４４３とが、あまり大きな磁気的結合をしないように、非磁性層４４２の材料や膜厚等を適宜選択することが好ましい。
【００３２】
（２）非磁性層４４２
非磁性層４４２は非磁性体を含むスピン透過率が高い層である。非磁性層４４２に含まれる非磁性体の好ましい具体例としては、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ等の貴金属を挙げることができる。また、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｗ等の非磁性遷移金属やＭｇＯ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏなどの非磁性絶縁体を利用することも可能である。
【００３３】
（３）高飽和磁化層４４３
高飽和磁化層４４３は磁性体からなる磁性層を少なくとも１層有する層である。高飽和磁化層４４３に用いる磁性層を構成する材料の具体例としては、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉ等の、比較的、飽和磁束密度の大きく膜面内方向に磁化する軟磁性層や、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜や、スピン分極率の高いＬ２１型の規則構造を有するフルホイスラー合金等を挙げることができる。
【００３４】
（４）低磁気異方性層４４４
低磁気異方性層４４４は、磁化４４４ａの方向が膜面垂直方向に固定された強磁性体を含む層である。ただし、低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａの方向は、高磁気異方性層４４１の磁化４４１ａの方向と逆向きであり、低磁気異方性層４４４は、高磁気異方性層４４１より磁気異方性が小さい材料を用いるか、または高磁気異方性層４４１と同じ材料を用いる場合は高磁気異方性層４４１より層厚が薄く形成されている。低磁気異方性層４４４に含まれる強磁性体の具体例としては、高磁気異方性層４４１と同様のものを挙げることができる。
【００３５】
（５）電極４４５、４４６
マイクロ波磁界発振素子４４に用いることができる電極４４５、４４６を構成する材料の具体例としては、Ｔｉ、Ａｇ、ＣｕやＣｕ−Ｎなどを挙げることができる。電極４４５、４４６はそれぞれ一層で構成されていてもよく、複数の層で構成されていてもよい。なお、電極４４５もしくは電極４４６は積層体４４９の結晶構造および結晶配向を制御する働きも有する。
【００３６】
一対の電極４４５、４４６と積層体４４９とは、積層体４４９を構成する各層に電流を通電可能なように、電気的に接続されている。磁気ヘッド１０の内部または外部に適宜配置された定電流源を用いることによって、電極４４５、４４６を経由して積層体４４９に所定の直流電流４４７を流すことができる。
【００３７】
（６）マイクロ波磁界が発生する原理
図３に示すように、電極４４６、積層体４４９、電極４４５の順に直流電流４４７が通電すると、それとは反対方向に電子流４４８が流れることになる。電子流４４８は電極４４５から高磁気異方性層４４１に流入し、高磁気異方性層４４１を通過する。高磁気異方性層４４１を通過する電子のスピンは、高磁気異方性層４４１の磁化４４１ａの向きに偏極される。この偏極された電子流４４８は、スピン透過率の高い非磁性層４４２を経由して、高飽和磁化層４４３及び低磁気異方性層４４４に流入する。
【００３８】
スピン偏向された電子流が磁性材料を通るとき、スピンから角運動量が伝達されて材料の磁気モーメントにトルクを与える。すなわち、高磁気異方性層４４１、及び低磁気異方性層４４４を有する積層体４４９内で、スピン偏向された電子流４４８は、高磁気異方性層４４１から低磁気異方性層４４４に角運動量を伝達して、低磁気異方性層４４４にトルクを与え、低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａの強磁性共鳴（連続的な歳差運動）を誘導することができる。このため、低磁気異方性層４４４内にはその磁気特性等に応じて数ＧＨｚから１００ＧＨｚを超える範囲内の高周波発振現象が生じる。ここで、低磁気異方性層４４４と高飽和磁化層４４３は磁気的に強く交換結合しているため、高飽和磁化層４４３の磁化４４３ａも低磁気異方性層４４４の磁化４４４ａと同様に、数ＧＨｚから１００ＧＨｚを超える範囲内の高周波発振現象が起こる。このとき、高飽和磁化層４４３の磁気記録媒体２０に対向する面４４３ｂ側にはマイクロ波磁界が生じる。
【００３９】
（７）マイクロ波磁界が磁気記録層２３に印加される原理
次に、図４を用いて、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４によってマイクロ波磁界が磁気記録層２３に印加される原理について説明する。図４は、図１に示した矢印ＩＶの方向（ビット方向）から見た図であり、以下の説明に不要な構成は省略して、概略的に示している。
【００４０】
上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４の磁気記録媒体２０に対向する面側にはマイクロ波磁界が生じる。ここで、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４について、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａを構成する各層と他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂを構成する各層のビット方向から見た積層順を逆にするとともに、電流を流す方向を逆にする（積層順と電流を流す方向の両方を逆にするので、電極４４６、低磁気異方性層４４４、高飽和磁化層４４３、非磁性層４４２、高磁気異方性層４４１、及び、電極４４５の順で電流が流されるということについては同じ。）ことによって、図４（ａ）〜（ｄ）に示した状態を周期的に繰り返させることができる。すなわち、図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のうち、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａと他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂとで電流を流した際の磁化方向の変化の方向が逆回りになる。このとき、図４（ｂ）に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かって磁界が発生している状態と、図４（ｄ）に示すように、マイクロ波磁界発振素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かって磁界が発生している状態とが繰り返されることによって、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４の間で方向が周期的に変化するマイクロ波磁界Ｈｍ１を発生させることができる。
【００４１】
なお、上記したように、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれから発振されるマイクロ波磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれに流す電流の位相を適切にずらす方法も考えられる。また、マイクロ波磁界発振素子４４、４４の形状異方性を用いる方法なども考えられる。マイクロ波磁界発振素子４４、４４の形状異方性を用いる方法の一例を、図５を用いて説明する。図５は、マイクロ波磁界発振素子４４の形状の一例を概略的に示す図であり、マイクロ波磁界発振素子４４をビット方向から見た形状を示している。図５において、紙面左右方向がトラック方向、紙面奥／手前方向がビット方向であり、紙面下側は磁気記録媒体２０が備えられる側である。図５（ａ）に示した形状は、トラック方向（両矢印Ｖで示した部分）が最も長くなっており、トラック方向の一方の端部ａから磁気記録媒体２０に最も近い部分ｂまでの傾斜が、端部ａから磁気記録媒体２０から最も遠い部分ｄまでの傾斜よりきつくなっており、トラック方向の他方の端部ｃから部分ｂまでの傾斜が、端部ｃから部分ｄまでの傾斜より緩くなっている。また、図５（ｂ）に示した形状は、図５（ａ）に示した形状を紙面に垂直な方向の軸を中心にして１８０度回転させたものである。例えば、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のうち、一方のマイクロ波磁界発振素子４４ａを図５（ａ）に示すような形態とし、他方のマイクロ波磁界発振素子４４ｂを図５（ｂ）に示すような形態とすると、マイクロ波磁界発振素子４４ａを構成する各層とマイクロ波磁界発振素子４４ｂを構成する各層のビット方向から見た積層順と電流を流す方向が同じであっても、マイクロ波磁界発振素子４４ａとマイクロ波磁界発振素子４４ｂとで電流を流した際に変化する磁化方向を逆回りにすることができると考えられる。すなわち、図５（ａ）に示した形態では、磁化方向がビット方向から見て反時計回り（破線矢印ｍａ１で示した向きから実線矢印ｍａ２で示した向きに変化する方向）に変化し、図５（ｂ）に示した形態では、磁化方向がビット方向から見て時計回り（破線矢印ｍｂ１示した向きから実線矢印ｍｂ２示した向きに変化する方向）に変化する。
【００４２】
一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４は、磁気記録媒体２０の表面に平行な面内において主磁極４１を挟むようにして主磁極４１の近傍に一直線上に配置されている。そのため、マイクロ波磁界発振素子４４、４４及び主磁極４１を備えた磁気記録ヘッド１０を磁気記録媒体２０に近接対向させると、主磁極４１から発生した記録磁界Ｈｗが印加される記録ビット１に、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４から発生するマイクロ波磁界Ｈｍ１を印加することができる。
【００４３】
なお、磁気記録層の保磁力を効率的に低減するには、磁気記録層に対してその磁化容易軸（記録磁化方向）と直交する方向にマイクロ波磁界を印加して磁化にトルクを与えて強磁性共鳴（歳差運動）を起こさせる必要がある。従って、垂直記録媒体を用いる場合、その保磁力を効率的に低下させるには、磁気記録媒体の表面に平行な方向の成分が支配的なマイクロ波磁界を磁気記録層に印加する必要がある。かつ、トラック方向の成分が支配的なマイクロ波磁界を磁気記録層に印加することが好ましい。これは、記録ビットの形状が、通常、ビット方向よりトラック方向の方が長くなるためである。すなわち、記録ビットに印加するマイクロ波磁界の方向は、ビット方向よりトラック方向である方が、記録ビット内に印加される実効的なマイクロ波磁界を大きくすることができる。
【００４４】
マイクロ波磁界発振素子４４、４４によれば、磁気記録媒体２０の表面に略平行（すなわち、記録ビット１の垂直磁化Ｍに対して直交する方向。）であり、略一直線状のマイクロ波磁界Ｈｍ１を記録ビット１に印加することができる。したがって、記録ビット１の磁化Ｍに強磁性共鳴による歳差運動を起こさせて保磁力を低下させ、磁化反転し易くすることができる。なお、マイクロ波磁界Ｈｍ１の周波数は、磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数と同一または近い周波数に設定することが好ましい。
【００４５】
（記録磁極）
磁気ヘッド１０の記録磁極は、主磁極４１及び補助磁極４２からなる。主磁極４１及び補助磁極４２は、従来の磁気ヘッドに用いられるものであれば特に限定されない。主磁極４１の形状は、補助磁極４２側から見て磁気記録媒体２０に近接する先端が基端よりも細くなっている。また、主磁極４１の先端の幅は補助磁極４２の先端の幅よりも著しく小さくなっている。なお、主磁極４１は、基端部が補助磁極４２に磁気的に接続されている。
【００４６】
（その他の構成）
励磁コイル４３は、従来の磁気ヘッドに用いられるものであれば特に限定されない。なお、図１及び図２ではコイル４３を簡略して示しているが、実際には励磁コイルは主磁極を複数ターン巻くようにして配置されていることが好ましい。また、磁気ヘッド１０では、記録部４０が主磁極４１と補助磁極４２とを備える形態を例示しているが、本発明の磁気ヘッドはかかる形態に限定されない。例えば、さらに図示しない磁気シールドを設けることによって、以下に説明する利益を得られる。すなわち、主磁極４１からの漏洩記録磁界により、所望の記録ビットの周辺の記録ビットの磁化が影響を受ける場合があるが、補助磁極４２以外にも主磁極４１に対向、もしくは取り囲むように磁気シールドを設置することによって、主磁極４１から磁気記録媒体２０への漏洩記録磁界を少なくすることができる。
【００４７】
＜再生部３０＞
再生部３０は、磁気シールド３１（補助磁極４２の働きも兼ねている。）と、磁気シールド３２と、磁気シールド３１及び３２に挟まれた磁気再生素子３３と、を備えている。なお、図１及び図２では、補助磁極４２と磁気シールド３１とが同一のものである形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、補助磁極４２と磁気シールド３１とをそれぞれ別体の構成として設けても良い。
【００４８】
磁気再生素子３３としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。具体的には、ＧＭＲ素子なＴＭＲ素子などを利用することが可能である。磁気再生素子３３を２枚の磁気シールド３１、３２の間に設置することによって、再生分解能を上げることができる。
【００４９】
＜第二実施形態＞
図６は、本発明の一つに実施形態である磁気ヘッド５０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図である。図７は、図６に示した矢印ＶＩの方向（トラック方向）から見た磁気ヘッド５０の一部、及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す図である。なお、図６及び図７では、図１及び図２に示したものと同様の構成のものには同符号を付している。
【００５０】
磁気ヘッド５０は、記録部６０に備えられるマイクロ波磁界発振素子の形状、数及び設置位置以外は、磁気ヘッド１０と構成が同様である。したがって、以下の磁気ヘッド５０の説明においては、磁気ヘッド１０の説明で説明した構成についての詳細な説明を省略する。
【００５１】
（マイクロ波磁界発振素子４４、４５）
図６に示すように、磁気ヘッド５０では、主磁極４１を囲むようにして４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が備えられている。より具体的には、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１の移動軌跡（記録ビット１は図６に示したＸの方向に移動する。）を挟むようにして一方にマイクロ波磁界発振素子４４、４５が備えられ、他方もマイクロ波磁界発振素子４４、４５が備えられており、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１を囲むようにして、上記４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が配置されている。さらに、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５及び記録ビット１の位置関係は、記録ビット１を中心とする長方形もしくは正方形の各頂点に４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５が備えられており、一つの対角線上にマイクロ波磁界発振素子４４、４４が備えられ、他の対角線上にマイクロ波磁界発振素子４５、４５が備えられている。
【００５２】
マイクロ波磁界発振素子４５とマイクロ波磁界発振素子４４とは、図６に示すように、長手方向が異なる以外は同様の構成である。すなわち、マイクロ波磁界発振素子４４の長手方向はトラック方向に略平行であり、マイクロ波磁界発振素子４５の長手方向は磁気記録媒体２０の表面に略直交する方向である。これら４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５は、磁気記録媒体２０の表面に直交する方向から見て、記録磁界Ｈｗが印加されている記録ビット１を囲む位置に備えられる。
【００５３】
図８を用いて４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によって磁気記録媒体２０にマイクロ波磁界Ｈｍ２が印加される原理について説明する。図８は、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によって磁気記録媒体２０に円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２が印加される原理を説明するための図である。図８（ａ）〜（ｄ）の左側の各図は、記録部６０の一部及び磁気記録媒体２０の一部を概略的に示す斜視図であり、図８（ａ）〜（ｄ）の右側の各図は、それぞれ左側の図に示した記録ビット１を主磁極４１側から見た図であり、記録ビット１の磁化Ｍ及びマイクロ波磁界Ｈｍ２の方向を概略的に示す図である。図８では、以下の説明に不要な構成は省略して、概略的に示している。
【００５４】
上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４の磁気記録媒体２０に対向する面側にはマイクロ波磁界が生じる。同様に、マイクロ波磁界発振素子４５の磁気記録媒体２０に対向する面側にもマイクロ波磁界が生じる。
【００５５】
図８（ａ）〜（ｄ）に示したように、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５のそれぞれの磁気記録媒体２０に対向する面側に、位相がずれたマイクロ波磁界を生じさせることによって、円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。本実施形態では、マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５との形状異方性（マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５とでは、ビット方向に平行な方向の軸を中心として９０度回転させた形状をしている。）を利用し、さらに、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４について、一方のマイクロ波磁界発振素子４４を構成する各層と他方のマイクロ波磁界発振素子４４を構成する各層のビット方向から見た積層順を逆にするとともに、電流を流す方向を逆にし（積層順と電流を流す方向の両方を逆にするので、電極４４６、低磁気異方性層４４４、高飽和磁化層４４３、非磁性層４４２、高磁気異方性層４４１、及び、電極４４５の順で電流が流されるということについては同じ。）、一対のマイクロ波磁界発振素子４５、４５についても同様に積層順および電流を流す方向を逆にすることよって、図８（ａ）〜（ｄ）に示したような円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。すなわち、図８（ａ）に示すようにマイクロ波磁界発振素子４５ａ（以下、「素子４５ａ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４５ｂ（以下、「素子４５ｂ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態から、図８（ｂ）に示すようにマイクロ波磁界発振素子４４ａ（以下、「素子４４ａ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側からマイクロ波磁界発振素子４４ｂ（以下、「素子４４ｂ」ということがある。）の磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、図８（ｃ）に示すように素子４５ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４５ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、図８（ｄ）に示すように素子４４ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４４ａの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となり、再び、図８（ａ）に示すように素子４５ａの磁気記録媒体２０に対向する面側から素子４５ｂの磁気記録媒体２０に対向する面側に向かう磁界が発生している状態となるということを繰り返すことによって、円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を発生させることができる。
【００５６】
なお、第一実施形態での説明と同様に、一対のマイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれから発振されるマイクロ波磁界の位相を適切にずらす方法としては、マイクロ波磁界発振素子４４、４４のそれぞれに流す電流の位相を適切にずらす方法や、図５に示したような形状異方性を用いる方法なども考えられ、これは、一対のマイクロ波磁界発振素子４５、４５についても同様である。ただし、形状異方性を用いる場合、上記したように、マイクロ波磁界発振素子４４とマイクロ波磁界発振素子４５とでは、ビット方向に平行な方向の軸を中心として９０度回転させた形状とする。
【００５７】
４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５は、磁気記録媒体２０の表面に平行な面内において主磁極４１を囲むようにして主磁極４１の近傍に配置されている。そのため、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５及び主磁極４１を備えた磁気記録ヘッド６０を磁気記録媒体２０に近接対向させると、記録磁界Ｈｗが印加される記録ビット１に、４つのマイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５から発振されるマイクロ波磁界Ｈｍ２を印加することができる。
【００５８】
マイクロ波磁界発振素子４４、４４、４５、４５によれば、記録ビット１の垂直磁化Ｍに対して直交する方向の円偏向のマイクロ波磁界Ｈｍ２を印加することができる。したがって、記録ビット１の磁化Ｍに強磁性共鳴による歳差運動を起こさせて保磁力を低下させ、磁化反転し易くすることができる。なお、マイクロ波磁界Ｈｍ２の周波数は、磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数と同一または近い周波数に設定することが好ましい。
【００５９】
これまでの本発明の磁気ヘッドの説明では、マイクロ波磁界発振素子が２つまたは４つ備えられる形態について説明したが、本発明の磁気ヘッドはかかる形態に限定されない。本発明の磁気ヘッドに備えられるマイクロ波磁界発振素子は、磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、記録磁界が印加されている記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ１つずつ以上備えられていれば良い。
【００６０】
２．磁気記録再生装置
図１及び図２を参照しつつ、本発明の磁気記録再生装置について説明する。本発明の磁気記録再生装置の一つの実施形態である磁気記録再生装置１００は、磁気記録媒体２０及び本発明の磁気ヘッド１０を備えている。なお、磁気記録再生装置１００は、磁気ヘッド１０を備えているが、本発明の磁気記録再生装置では、磁気ヘッド１０をその他の本発明の磁気ヘッドとすることもできる。
【００６１】
（磁気記録媒体２０）
磁気記録媒体２０は、基板２１、軟磁性層２２、及び磁気記録層２３を有しており、基板２１上に軟磁性層２２、及び磁気記録層２３がその順で形成されている。
【００６２】
磁気記録媒体２０に磁気情報を記録する際には、励磁コイル４３に直流電流を供給することにより記録磁極に電流磁場を発生させる。この電流磁界は主磁極４１、磁気記録媒体２０の軟磁性層２２、及び補助磁極４２を還流し、磁気記録層２３には、磁気記録媒体２０の表面に対して垂直な方向に印加される。すなわち、励磁コイル４３に直流電流を供給することにより、主磁極４１の磁化が電流磁場の方向に揃い、この磁化からの漏れ磁場が記録磁界Ｈｗとなる。記録磁界Ｈｗは記録媒体２０を貫き、磁気記録層２３の一部である記録ビットを構成する磁性粒子の磁化が所定の方向に制御され、磁気記録層２３に磁気情報が記録される。一方、磁気記録層２３に記録された磁気情報を再生する際には、磁気再生素子３３が磁気記録層２３の一部である記録ビットの磁化の方向を読み取る。
【００６３】
磁気記録層２３を構成する材料は特に限定されず、具体例としては、ＣｏＣｒＰｔ合金の他、鉄族元素（Ｃｏ、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ）を含む他の合金を挙げることができ、特にＣｏＰｔやＦｅＰｔ系の規則合金やＣｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ多層膜などの高磁気異方性材料とすることもできる。磁気記録層２３の強磁性共鳴周波数は、磁気記録層２３を構成する磁性粒子の形状や構成元素等により決まる材料に固有の値であり、５ＧＨｚ〜２００ＧＨｚを想定することができ、通常は２０ＧＨｚ〜５０ＧＨｚである。磁気記録層２３は強磁性共鳴周波数を１つだけ有することもあり、複数の強磁性共鳴周波数を有することもある。
【００６４】
図１及び図２では、磁気記録媒体２０が基板２１上に軟磁性層２２及び磁気記録層２３がその順で形成された形態を例示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、公知の磁気記録媒体を特に限定されずに用いることができる。例えば、基板２１と軟磁性層２２との間に、さらに下地層を設けたり、軟磁性層２２と磁気記録層２３との間に配向層を設けたり、磁気記録層２３の上に保護層や潤滑層を設けたりすることができる。また、これらの各層が複数の層で構成されていてもよい。さらに、磁気記録媒体２０は基板２１の片面に磁気記録層２３が形成された片面記録式であるが、基板の両面に磁気記録層を形成した両面記録式の磁気記録媒体についても本発明を適用可能である。この場合、磁気ヘッドは、磁気記録媒体の両面側に設置される。
【００６５】
（その他の構成）
磁気記録媒体２０は、図１及び図２に示す矢印Ｘの方向に移動させる移動手段（不図示）に取付けられている。移動手段は、磁気記録媒体２０の上を浮上または接触しながら相対的に磁気ヘッド１０を移動させることができる手段であれば特に限定されず、従来の磁気記録再生装置に用いられている公知のもの用いることができる。具体例としては、スピンドルなどを挙げることができる。また、磁気ヘッド１０を磁気記録媒体２０の所定の位置の位置合わせする制御手段（不図示）など、従来の磁気記録再生装置に通常備えられている手段も備えているが、これらの手段についても従来の磁気記録再生装置に用いられている公知のものを用いることができる。
【００６６】
本発明は、垂直記録方式に特に有効であるため、主に垂直記録方式について説明したが、本発明はかかる形態に限定されず、面内記録方式にも用いることができる。
【００６７】
以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う磁気ヘッド及び磁気記録再生装置もまた本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。
【符号の説明】
【００６８】
１０ 磁気ヘッド
２０ 磁気記録媒体
２１ 基板
２２ 軟磁性層
２３ 磁気記録層
３０ 再生部
３１ 磁気シールド
３２ 磁気シールド
３３ 磁気再生素子
４０ 記録部
４１ 主磁極
４２ 補助磁極
４３ 励磁コイル
４４ マイクロ波磁界発振素子
４５ マイクロ波磁界発振素子
４４１ 高磁気異方性層
４４２ 非磁性層
４４３ 高飽和磁化層
４４４ 低磁気異方性層
４４５ 電極
４４６ 電極
４４７ 直流電流
４４８ 電子流
４４９ 積層体
１００ 磁気記録再生装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録磁極と前記記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、
前記記録磁極に対して相対的に移動するとともに前記記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に、磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている、磁気ヘッド。
【請求項２】
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ前記マイクロ波磁界発振素子が１つずつ備えられており、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、２つの前記マイクロ波磁界発振素子と前記記録磁界が印加されている前記記録ビットとが、前記記録ビットの移動軌跡に直交する方向に並ぶように配置されている、請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ前記マイクロ波磁界発振素子が２つずつ備えられており、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットを囲むように、４つの前記マイクロ波磁界発振素子が配置されている、請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
さらに、磁気再生素子を備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記記録磁極が主磁極と補助磁極とを有しており、前記記録磁界が、前記主磁極、前記磁気記録媒体、及び前記補助磁極を還流する磁界である、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
磁気記録媒体と、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気ヘッドと、を備えている、磁気記録再生装置。
【請求項７】
磁気記録層及び軟磁性層を有する垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体と、請求項５に記載の磁気記録ヘッドと、を備えている、磁気記録再生装置。
【請求項１】
記録磁極と前記記録磁極に記録磁界を発生させる励磁コイルとを備え、
前記記録磁極に対して相対的に移動するとともに前記記録磁界が印加される記録ビットを有する磁気記録媒体に、磁気情報を記録することができる磁気ヘッドであって、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれマイクロ波磁界発振素子が１つずつ以上備えられている、磁気ヘッド。
【請求項２】
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ前記マイクロ波磁界発振素子が１つずつ備えられており、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、２つの前記マイクロ波磁界発振素子と前記記録磁界が印加されている前記記録ビットとが、前記記録ビットの移動軌跡に直交する方向に並ぶように配置されている、請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項３】
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットの移動軌跡を挟むようにして一方と他方とにそれぞれ前記マイクロ波磁界発振素子が２つずつ備えられており、
前記磁気記録媒体の表面に直交する方向から見て、前記記録磁界が印加されている前記記録ビットを囲むように、４つの前記マイクロ波磁界発振素子が配置されている、請求項１に記載の磁気ヘッド。
【請求項４】
さらに、磁気再生素子を備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項５】
前記記録磁極が主磁極と補助磁極とを有しており、前記記録磁界が、前記主磁極、前記磁気記録媒体、及び前記補助磁極を還流する磁界である、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項６】
磁気記録媒体と、請求項１〜４のいずれかに記載の磁気ヘッドと、を備えている、磁気記録再生装置。
【請求項７】
磁気記録層及び軟磁性層を有する垂直磁気記録方式に用いられる垂直磁気記録媒体と、請求項５に記載の磁気記録ヘッドと、を備えている、磁気記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３８３４５（Ｐ２０１０−２３８３４５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８８２７３（Ｐ２００９−８８２７３）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０４４０９５４３）国立大学法人秋田大学 (210)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（５０４４０９５４３）国立大学法人秋田大学 (210)
【Ｆターム（参考）】
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