JP5902025B2 - マイクロ波アシスト磁気記録によるサーボパターン、垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置、及びその製造方法 - Google Patents

マイクロ波アシスト磁気記録によるサーボパターン、垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置、及びその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、磁気記憶装置に対し、高いフォーマット効率で高精度の位置決めを可能とするサーボパターンを記録する機能を有するサーボトラックライタ、及び上記高品質のサーボパターンを有する垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置に関するものである。
インターネット環境の進化、クラウドコンピューティングの浸透などによるデータセンタの増設などにより、生成される情報量が近年急増している。２００５年に面内リング型磁気ヘッドと面内磁気記録媒体による面内磁気記録方式から垂直磁気記録方式への移行が始まり、主磁極・シールド磁極型の磁気記録ヘッドと、磁性層表面層（キャップ層とも呼ばれる）側で結晶磁気異方性エネルギーＨｋを小さくして記録し易さを飛躍的に改善したＥＣＣ（Exchange Coupled Composite）媒体と呼ばれる磁気記録媒体による垂直磁気記録方式の性能向上で、高記録密度化が達成されてきた。記録密度が最も高く、ビットコストに優れた磁気ディスク装置（ＨＤＤ）などの磁気記憶装置が"ビッグデータ時代"のストレージの主役であることは間違いない。それを支えるためには、磁気記憶装置の大容量化、それを支える高記録密度化が必須である。
高記録密度化を図る磁気記録技術として、マイクロ波帯の高周波磁界を磁気記録媒体に印加して媒体磁化の歳差運動を励起し、スウィッチング磁界を下げながら磁気異方性の大きな垂直磁気記録媒体に磁気記録を行うマイクロ波アシスト磁気記録方式（ＭＡＭＲ：Microwave Assisted Magnetic Recording）が提案されている。近年、スピントルクによってスピンを高速回転して高周波磁界を発生する、高周波磁界発生層（ＦＧＬ：Field Generation Layer）を利用した微小構造の実用的なスピントルク型高周波発振素子（ＳＴＯ：Spin Torque Oscillator）が特許文献１などで提案され、さらに、特許文献２では、高周波磁界発振素子から、磁化反転させたい磁気記録媒体の磁化の歳差運動方向と同じ方向に回転する高周波磁界（円偏光（円偏波）磁界）を、記録磁界極性に応じて発生せしめることで磁化反転をさらに効率よく誘起する方法も開示され、マイクロ波アシスト磁気記録方式を実用化すべく研究開発が活発になっている。
実際の磁気記憶装置で高記録密度化を実現するためには、上記磁気記録技術に加えて、高い精度で磁気ヘッドを所定のデータトラックに位置決めすることが必要である。磁気ディスク装置では、製造時に予め位置基準情報として数十ないし１００ＭＨｚ程度のサーボバーストパターンと呼ばれる特殊な磁気パターン（周期的オールワンパターンなど）を記録しておき、このパターンからヘッド位置信号を得る技術が広く用いられている。サーボ方式として、特許文献３には、統合サーボフィールド法が提案されている。このサーボ方式は、サーボトラックマーク（ＳＴＭ）、位置誤差信号（ＰＥＳ：Position Error Signal）、及びトラックＩＤ等の位置情報、の一部又は全部を提供すべく制約されている選択された数学的特性を有する符号化ビットのシーケンス集合を、オールワン情報からなるサーボバーストパターンの代わりに設け、隣接シーケンスに対して信号読み出しの振幅を介してデータトラックの中心に対する位置誤差信号を提供するものである。
複数の磁気ヘッドを具備した磁気記憶装置においては、各磁気ヘッドのトラック幅のバラツキを吸収するために、一括して記録した共通のサーボトラックを用い、製造工程、試験工程で磁気ヘッド毎にデータトラックのトラック密度ＴＰＩ（Track Per Inch）、線記録密度ＢＰＩ（Bit Per Inch）を適正化するアダプティブフォーマット方式が実用化されている。すなわち、ＡＴＩ（Adjacent Track Interference）テスト、スクウィーズ・テスト、トラック幅測定テスト（７４７カーブ法）などにより、対象となるデータトラックの隣接データトラックにデータを書き込み、特性、もしくはその変化を評価して、ＴＰＩを適正化する。ＢＰＩは１台の磁気記憶装置の中にある複数の磁気ヘッドのエラーレートが全ゾーンに亘って極力均一になり、かつ装置容量が仕様値を満たすように、磁気ヘッド毎に調整される。したがって、ＴＰＩは半径位置に応じて連続的に変化し、ＢＰＩはゾーン毎に設定されることになる（特許文献４）。
特許第４６７７５８９号公報 特許第４２５５８６９号公報 特開２０１１−１２９２４２号公報 特開２００９―１２９４８２号公報
トラック密度５００ｋＴＰＩ（トラックピッチ約５０ｎｍ）、記録密度１Ｔｂ／ｉｎ2程度の高記録密度記録を狙った垂直磁気記録によるサーボパターンの記録方法について検討を行なった。
従来の垂直磁気記録方式の技術に基づき、記録トラック幅４０〜５０ｎｍの主磁極を有する垂直磁気記録ヘッドを作製し、ＥＣＣ型垂直磁気記録媒体とともに、サーボ機能を有する記録再生テスタに設置して、もしくは従来の磁気記憶装置に組み込み、本磁気記憶装置を、エンコーダモータ（ロータリエンコーダ）やレーザ測長器などの外部の位置検出・ポジショナとプッシュピンを用いて位置決めを行なう従来のサーボトラックライタ（ＳＴＷ）に設置して、サーボ情報を記録し、その信号品質を評価した。
図３９に、記録した４ビットバーストパターン２０１ｄの例を模式的に示す。なお、図３９で、２０１ａは利得基準ＩＳＧ（Initial Signal Gain）部、２０１ｂはデータ記録再生の同期をとるためデータクロックの周波数を与える連続パターンからなるプリアンブル及びサーボ信号の先頭を示しそれ以降の信号がサーボ信号であることを認識させるＳＡＭ（Servo Address Mark）部からなるサーボセクタマーカー同期部、２０１ｃはグレイコード部、２０１ｅはポストサーボ部を模式的に示したものである。またこの例では、工程が進むにつれ、磁気ヘッドが外周側に移動する様子を模式的に示してある。
このサーボ情報記録工程では、工程(6)で記録されたサーボトラック３，４の境界領域移での磁化状態のように、サーボトラックの各ビットは連続した湾曲磁化状態で記録される。垂直磁気ヘッドに工程(6)に対して示したような記録電流を通電し、工程(1)でサーボ情報を一周記録したのち、磁気ヘッドをサーボトラックピッチＴＰの半分だけトラック幅方向に移動し、磁気ディスクの１回転前に記録したサーボパターンを、同位相で片側（図では下側）から消去、上書きしつつ新たなサーボパターン（磁化情報）の記録を行なう（サーボライト工程(1)及び(2)）。こうして、磁気ディスクが２回転する間に１本のトラックのサーボ領域の記録が行われることになる。
ところが、記録時のヘッド磁界はトラック幅方向への広がり（記録にじみ、及び消しにじみ）を持つため、古い磁化情報と新しい磁化情報の間には消去される領域が形成される。このため、この工程によりサーボパターンのビットは、最終的に図示するように分割された一対の磁化情報から形成される。以下、磁気ディスクが回転する毎に、サーボトラック記録工程(3)，(4)，(5)，…などにより、トラック１，２，３，…が順次形成されることになる。また、利得基準ＩＳＧ部２０１ａや同期信号及びサーボ信号の先頭を示すサーボセクタマーカー同期部２０１ｂは、トラック幅方向に（記録・消しにじみによる分断を除き）連続するパターンとなって記録されている。このように分断されたパターンはシームド（Seamed）パターンと呼ばれる。
上記工程で記録されたサーボパターンを定量的に評価した結果、図４０に示すように内外周での主磁極からの記録磁界の広がりが大きく、ヨー角θに応じて消しにじみフリンジ量が３ｎｍ（中周）〜８ｎｍ（内周、外周）程度にもなることが確認された。このため、例えば内周から外周にサーボ情報を記録する場合に、外周側で記録磁界のフリンジの影響で消しにじみの影響が大きく、サーボトラック内の有効磁化量が減少するとともに消し滲み領域からのノイズのために、シームドサーボパターンからなるバースト部Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの位置決め信号のＳ／Ｎが２〜３ｄＢも劣化し、充分な信号品質が確保できないという大きな問題があることがわかった。
そこで次に、サーボビットが分割されず、高いサーボ信号品質を確保できるサーボパターンの記録方法について更に検討を進めた。まず、サーボトラック記録工程において、サーボビットを分割しないシームレスパターンとして記録する方法として、前の工程で記録したサーボパターンには次の工程では重ね書きをしないよう、そのパターン位置で記録電流を切る方式でサーボパターンを記録することを試みた。なお、ここでサーボ信号が、周辺領域からの磁界によって直流成分をもつように歪むことを防ぐために、予め垂直磁気記録媒体を回転させながらマグネットを媒体表面から徐々に遠ざけることにより消磁を行った。
図４１は、４ビットサーボバースト信号を記録した場合を模式的に示す図である。図示するように、例えば工程(5b)で記録電流をオン、オフすると、グレイコード部２０１ｃの最後のビット記録後に主磁極の大きなフットプリントが残り、さらにサーボバースト部２０１ｄのＡバーストの最後のビット記録後にも、記録電流をオフにすることによるフットプリントが残り、サーボ利用効率（フォーマット効率）の劣化が生じてしまうことがわかった。図４２に示したヌル型サーボバーストパターンでも同様であった。図４１，４２において、領域２１３はゼロ磁化部である。
この現象は、サーボ周波数が１００ＭＨｚ程度（ビット長で５０〜１００ｎｍ程度に相当）と高い最近の高記録密度垂直記録装置においては、上記フットプリントがサーボビットの数倍の長さにも達するため、サーボパターンの面積利用効率（フォーマット効率）の劣化につながる。これは、主磁極・シールド型磁気ヘッドによる垂直磁気記録媒体への記録磁化状態は主磁極からの磁界で決まっており、記録電流をオンからオフに切り換えたときには主磁極の形の磁化状態が残留記録磁化状態（フットプリント）として残存すると言う、主磁極・シールド型磁気ヘッドによる垂直磁気記録方式では避けることのできない本質的な問題であることがわかった。
さらに位置決めにおいては、位置偏差に対するサーボ信号の線形性を確保することが重要である。そのため、一般にサーボパターンは極力トラック幅方向に詰めて記録され、従来技術では、５００ｋＴＰＩ以上のトラック密度で線形性を確保するためには、サーボトラックピッチとして、データトラックピッチよりも１５〜２０％程度小さなものを用いる必要があった。こため、ホストシステムからの命令で、所定のデータトラックに磁気ヘッドを移動させる際に、サーボパターンの位置情報からデータトラックの位置情報を求める作業は非常に複雑になっており、位置決めの都度にサーボ情報からその値の５〜７次の変換式を用いて目標値を計算する必要があり、磁気記憶装置の負荷、パフォーマンスの点で問題となっていた。
本発明は、５００ｋＴＰＩ以上の高トラック密度を可能とする高品位のサーボ情報を記録した垂直磁気記録媒体、及びアダプティブトラックフォーマット方式の大容量・高信頼性、高パフォーマンスの磁気記憶装置を高い装置製造歩留りで提供するものである。
本発明では、垂直磁気記録媒体のサーボ領域に、サーボトラック内の位置決め用バーストパターンなどのサーボシーケンスを、シームレスで、しかもフットプリント部が無く、その記録磁化の総量が実質的にゼロとなる磁化パターンによって記録する。
サーボパターンの記録は、例えばリング型磁気コアを形成する記録磁極と、その記録ギャップ内に設けられた高周波発振素子と、磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子と、高周波発振素子と磁気記録媒体とのクリアランスを制御するＴＦＣ素子とを備えるマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載したサーボトラックライタによって実行することが出来る。
本発明によると、少なくとも位置決め情報を提供するサーボシーケンスがシームレスで分割されないため、サーボ情報の有効磁化量が多く、位置信号品質を高くできるため、高精度の位置決めが可能となる。
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。
磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図。 磁気記憶装置の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す断面模式図。 磁気記憶装置の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す断面模式図。 磁気記憶装置の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す断面模式図。 サーボトラック及びデータトラックの構造例を示す概念図。 記録過程における、実効記録磁界と実効高周波磁界の重畳効果を示す図。 サーボトラックライタの構成例を示す概念図。 パラメータ設定フローチャートの例を示す図。 ＩWB，ＩSTO最適化のためのテーブルを示す図。 磁気ヘッド、磁気記録媒体ゾーンごとのＩWB，ＩSTO，ＰTFC、及びサーボ関係情報最適値を保持したテーブルの例を示す図。 実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのフットプリントを示す図。 比較例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのフットプリントを示す図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 内周、中周、外周でのサーボ領域の磁化状態を示す模式図。 磁気記憶装置の概念図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 シームドパターンとシームレスパターンの信号品質の一例を示す図。 セルフサーボトラックライタの一例を示す図。 磁気記録媒体の概略平面図。 磁気記録媒体の概略平面図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 統合サーボパターンを示す概念図。 統合サーボパターンを示す概念図。 メディアサーボライタの一例を示す概略図。 スピンドルに磁気ディスクを固定する様子を示す概略図。 磁気ヘッドスライダの浮上特性の一例を示す図。 反強磁性結合構造のＳＴＯを示す断面模式図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。 マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。 マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。 マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの記録ギャップ近傍の構造例を示す図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 積層ＦＧＬ構造のＳＴＯを示す断面模式図。 サーボパターンとその記録工程のタイミングチャートの例を示す図。 磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図。 ＡＢＳ面から見た磁極部構造を示す図。 従来の主磁極型垂直磁気記録ヘッドによる、消し滲み領域のあるサーボパターンとその記録工程のタイミングチャートを示す図。 従来の主磁極型垂直磁気記録ヘッドの記録磁界分布を示す図。 従来の主磁極型垂直磁気記録ヘッドによるフットプリントのあるサーボパターンとその記録工程のタイミングチャートを示す図。 従来の主磁極型垂直磁気記録ヘッドによるフットプリントのあるサーボパターンとその記録工程のタイミングチャートを示す図。
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
［実施例１］
本実施例で使用するマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体の構成例、その垂直磁気記録媒体のサーボパターン（サーボシーケンスともいう。以下、同じ）、サーボトラック及びデータトラックの構造例、及び磁気ディスク装置について説明する。図１は、本実施例で使用する磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の例を示す概念図である。
（磁気ヘッド）
磁気ヘッドは、垂直磁気記録媒体３０上をクリアランス０１で矢印１００方向に走行するスライダ５０上に形成された、再生ヘッド部１０、記録ヘッド部２０、及びクリアランス制御用の熱膨張素子部（ＴＦＣ：Thermal Flying Height Controller）０２などから構成される。ここでＴＦＣ０２は、ＮｉＣｒ，Ｗなどの高比抵抗、高熱膨張材料からなり、アルミナ膜などで絶縁した５０〜１５０Ω程度の発熱抵抗体薄膜で構成され、記録ヘッド部２０、再生ヘッド部１０と垂直磁気記録媒体３０とのクリアランスを０．５〜２ｎｍ程度に調整するものである。ＴＦＣは２ヶ所以上に設けてもよく、この場合、それぞれの配線接続は独立でも直列でもよい。なお投入電力入力用の配線は省略した。ヘッド保護層５１はＣＶＤ−Ｃ（Chemical Vapor Deposition-Carbon）、ＦＣＡＣ（Filtered Cathodic Arc Carbon）などからなり、底面５２は磁気ヘッドの浮上面（ＡＢＳ：Air Baring Surface）である。ヘッド保護層は無くてもよい。
スライダ５０は、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣセラミックスなどからなり、磁気ヘッド磁極部の浮上量が磁気記録媒体全周に亘って５〜１０ｎｍ程度になるように、そのＡＢＳ面に負圧が発生するようにエッチング加工したもので、素子駆動用配線を有するサスペンションに搭載され、ＨＧＡ（Head Gimbal Assembly）として磁気記憶装置に組み込まれる。なお、本実施例では、スライダを０．８５ｍｍ×０．７ｍｍ×０．２３ｍｍ程度のフェムト型としたが、用途に応じてその高さを０．２ｍｍ程度とした薄型フェムト型や、その長さを１ｍｍ程度としたロングフェムト型などとしてもよい。
再生ヘッド部１０は、再生ヘッド部を記録ヘッド部からシールドする磁気シールド層１１、再生センサ素子１２、再生分解能を高めるための上部、下部磁気シールド１３，１４などからなる。再生センサ素子１２は媒体からの信号を再生する役割を担うもので、その構成としては、ＴＭＲ（Tunneling Magneto-Resistive）効果、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto-Resistance）効果、ないしはＥＭＲ（Extraordinary Magneto-Resistive）効果を有するもの、さらにはＳＴＯ（Spin Torque Oscillator）効果を応用したセンサや、ホイスラー合金膜を積層したＣｏ2Ｆｅ（Ａｌ0.5Ｓｉ0.5）／Ａｇ／Ｃｏ2Ｆｅ（Ａｌ0.5Ｓｉ0.5）シザーズ型や、差動型でもよい。その素子幅、素子高さやシールド間隔（再生ギャップ）は、目標とする記録トラック密度や記録密度に応じて設計及び、加工され、例えば素子幅は５０ｎｍ〜５ｎｍ程度である。なお、図１で再生出力の取り出し端子は省略した。
記録ヘッド部２０は、記録ギャップ部２５で記録磁界２１及び強く均一なＳＴＯ発振制御磁界２６（以下、発振制御磁界）を発生するための第１、第２の記録磁極２２，２４、記録ギャップ２５内に設けられた高周波磁界発振素子部（ＳＴＯ）４０、記録磁極を励磁するためのコイル２３などから構成される。ＳＴＯ４０によって発生される高周波磁界４５の回転方向、発振周波数などは、発振制御磁界２６で制御される。ここで第１、第２の記録磁極２２，２４は、記録ギャップ部２５近傍で体積を大きく、磁気的に略対称なリング型構造とした。コイル２３は、Ｃｕ薄膜などを用いて記録磁極２４を巻くように形成した例を示したが、記録磁極の後端部２７や第１の記録磁極２２を周回するように形成してもよく、またさらに多層巻き線としてもよい。記録ギャップ２５は、スパッタリング法やＣＶＤ法で製膜されるＡｌ2Ｏ3，Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2膜などの非磁性薄膜で形成される。
均一で強い記録ギャップ内磁界などを確保するため、ギャップ部近傍での各磁極の磁性層膜厚を４０ｎｍ〜３μｍとした。記録ギャップ長ＧLは、ＳＴＯ４０の厚さ、記録ギャップ内のＳＴＯ発振制御磁界２６の均一性、強度、記録磁界２１の強度及び記録磁界勾配、トラック幅、ギャップデプスＧdなどを考慮して決めた。ギャップデプスは記録磁極のトラック幅やギャップ長以上にすることが磁界の均一性の観点で好ましく、トレーリング側（ヘッド走行方向の後部）の第２の記録磁極２２のトラック幅を４０〜２５０ｎｍ、ギャップデプスを４０〜７００ｎｍ、ギャップ長を２０〜２００ｎｍとした。また、周波数応答を高めるために、ヨーク長ＹＬ、コイル巻き線数は小さいことが好ましく、ヨーク長を０．５〜１０μｍ、コイル巻き線数を２〜８とした。特に、サーバ、エンタプライズ用途などの高速転送対応磁気記憶装置の磁気ヘッドにおいては、ヨーク長を４μｍ以下とし、さらに必要に応じて比抵抗の高い磁性、もしくは非磁性中間層を介して高飽和磁束磁性薄膜を積層する多層構造とするのが好ましい。
第１の記録磁極２２は、ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ合金などの高飽和磁束軟磁性膜を、メッキ法、スパッタ法、イオンビームデポジション法などの薄膜形成プロセスで単層もしくは多層製膜するもので、記録素子の幅ＴWWは、目標とする記録磁界や、記録密度に応じて設計して、半導体プロセスで加工され、その大きさは２００ｎｍ〜３０ｎｍ程度である。記録ギャップ部近傍の磁極形状は、記録ギャップ面に対して平行かつ平坦な膜構造でも、ＳＴＯの周囲を囲った構造でもよい。なお、記録磁界強度を高めるために記録ギャップ部近傍には高飽和磁束材料を用い、その形状を記録ギャップ部に向かって絞り込むような構造とすることが特に好ましい。第２の記録磁極２４も第１の記録磁極２２と同様に、ＣｏＮｉＦｅ合金や、ＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金薄膜で形成し、形状を制御した。
本構造の記録ヘッドでは、磁気記録は記録ギャップで決まり、垂直磁気記録媒体に静止記録すると、その記録跡は略記録ギャップの形状となる。このように、記録を支配する強い磁界が記録ギャップ近傍に集中するように磁極構造をリング型とすることで、従来の主磁極・シールド磁極型の磁気記録ヘッドと比べて、記録磁界強度とギャップ内の磁界の均一性、ＳＴＯ４０の発振性能、記録アシスト効果を飛躍的に高めることができる。その上、実効記録磁界強度が高く制御性に優れ、記録ギャップ内での極性もＳＴＯとよく整合するため、磁気記録媒体への記録磁界と高周波磁界の効果的な重畳、狭トラック記録が可能となるので特に好ましい。
ＳＴＯ４０は、ＦｅＣｏ，ＮｉＦｅなどの軟磁性合金、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒなどの硬磁性合金、Ｆｅ0.4Ｃｏ0.6，Ｆｅ0.01Ｃｏ0.99，Ｃｏ0.8Ｉｒ0.2などの負の垂直磁気異方性を有する磁性合金、ＣｏＦｅＡｌＳｉ，ＣｏＦｅＧｅ，ＣｏＭｎＧｅ，ＣｏＦｅＡｌ，ＣｏＦｅＳｉ，ＣｏＭｎＳｉなどのホイスラー合金、ＴｂＦｅＣｏなどのＲｅ−ＴＭ系アルモファス系合金、あるいはＣｏ／Ｆｅ，Ｃｏ／Ｉｒ，Ｃｏ／Ｎｉ，ＣｏＦｅＧｅ／ＣｏＭｎＧｅなどの磁性人工格子などからなる高周波磁界発生層（ＦＧＬ）４１と、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの非磁性導電性材料などからなる中間層４２と、さらに、ＦＧＬにスピントルクを与えるためのスピン注入層４３などから構成される。
各磁性層の材料、構成や磁気異方性については、スピン注入効率、高周波磁界強度、発振周波数や反磁界も含めた実効磁気異方性などが、高周波発振、マイクロ波アシスト記録に最も適するように決めた。例えば、ＦＧＬの飽和磁化に比例して高い高周波磁界が得られるため、ＦＧＬ層の飽和磁化Ｍｓは高い方が好ましい。また膜厚は、厚い方が高い高周波磁界が得られるが、厚くなりすぎると磁化が乱れ易くなるので、１〜１００ｎｍとすることが好ましい。上記リング型磁極を用いて強い制御磁界を印加すれば、軟磁性材料、硬磁性材料、又は負の垂直磁気異方性材料のいずれの材料でも安定して発振するようになることも確認された。
ここでＦＧＬ４１の幅ＷFGLは、目標とする記録磁界や、記録密度に応じて設計及び加工すればよく、その大きさは５０ｎｍ〜５ｎｍとした。ＷFGLが大きい場合には、制御磁界をより強くすることが好ましい。なお後述のように、瓦記録（ＳＭＲ：Shingled Magnetic Recording）方式と併用する場合には、ＷFGLは記録トラック幅の２〜３倍とすることが好ましかった。非磁性中間層４２の膜厚は、高いスピン注入効率を得るために０．２〜４ｎｍ程度とすることが好ましい。スピン注入層４３としては、垂直磁気異方性を持った材料を用いることによりＦＧＬの発振を安定させることが出来るので、Ｃｏ／Ｐｔ，Ｃｏ／Ｎｉ，Ｃｏ／Ｐｄ，ＣｏＣｒＴａ／Ｐｄなどの人工磁性材料を用いることが好ましい。さらに、ＦＧＬ４１の高周波磁化回転を安定化させるため、スピン注入層４３と同様の構成の回転ガイド強磁性層をＦＧＬ４１に隣接して設けてもよい。ここで、スピン注入層４３とＦＧＬ４１の積層順は逆にしてもよい。
図１では省略したが、スピン注入層や高周波磁界発生層の膜質・膜特性の制御や発振効率、信頼性を高めるために、Ｃｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂなどからなる単層薄膜、合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜による下地層やキャップ層を設けてもよい。なお、ＳＴＯは再生素子の形成後に形成されるので、そのプロセスは再生素子の特性に悪影響を与えないようにすることが好ましい。
また、ＳＴＯの駆動電流源（もしくは電圧源）や電極部を模式的に符号４４で表したが、記録磁極２２，２４を、例えば記録ヘッド後端部２７で磁気的には結合、電気的には絶縁せしめ、さらにギャップ部ではそれぞれをＳＴＯ側面と電気的に接続することで、記録磁極２２，２４に電極を兼用させてもよい。特別な場合を除き、ＳＴＯには直流電源（電圧駆動もしくは電流駆動）４４により、スピン注入層側から電流を流し、ＦＧＬのマイクロ波発振を駆動する。
（垂直磁気記録媒体）
垂直磁気記録媒体３０は、ガラス、Ｓｉ、プラスチックスやＮｉＰメッキＡｌ合金などから構成される超平滑・耐熱非磁性基板３６上に、軟磁性下地層３５、第一、第二の記録層３４，３３、保護層３２、及び潤滑層３１などを積層して構成される。軟磁性下地層３５は、ＦｅＣｏＴａＺｒなどからなる。第一、第二の記録層３４，３３は、ＣｏＣｒＰｔ，Ｌ１2−Ｃｏ3Ｐｔ基合金，Ｌ１2−（ＣｏＣｒ）3Ｐｔ基合金，Ｌ１1−Ｃｏ50Ｐｔ50基合金，ｍ−Ｄ０19型Ｃｏ80Ｐｔ20基合金，ＣｏＣｒＳｉＯ2／Ｐｔ，ＣｏＢ／Ｐｄ磁性人工格子，Ｌ１0型ＦｅＰｔなどを主な構成要素とし、ＳｉＯ2，ＴｉＯ2，Ｃ，Ｂ，Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｐｄなどを適宜添加物として含有する磁性膜からなる。保護層３２は、Ｃ，ＦＣＡＣなどからなる。それぞれの層は、超高真空チャンバーを有するマグネトロンスパッタリング設備、保護膜形成設備や、潤滑層形成設備などを用いて形成される。垂直磁気記録層は、ターゲット材料にＴｉ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ａｌなどの適切な酸化物、炭化物、窒化物、硼化物もしくはそれらの混合物などを混入し、製膜条件を調整することで、非磁性材料を結晶粒界に０．５〜２ｎｍ偏析させることにより、結晶粒間の磁気交換相互作用を制御して製膜した。矢印３７，３８は、それぞれ垂直磁気記録媒体に記録された上向き、下向きの磁化を示す。磁性膜の平均的な異方性磁界を高めて高保磁力とすることで、従来の主磁極型磁気ヘッドからの磁界では充分な記録ができないようにせしめ、特に狭トラック磁気記録に適した構造とした。
なお、垂直磁気記録層の構造は２層構造に限るものではなく、高い保磁力を有するものであれば、単層、組成傾斜型膜構造、もしくは３層以上の多層構造としてもよい。さらに、磁気的な結合を制御するための中間層を必要に応じて各層の間に設けてもよい。ここで、その構成や垂直磁気記録の磁気特性が単層媒体に近い場合には、その磁化の共鳴周波数とＳＴＯ４０の高周波磁界の発振周波数は大きくは違わないことが好ましい。多層構造の場合には、磁性層のダンピング定数αを相対的に大きくするによって、高周波磁界からのエネルギー吸収の自由度を調整でき、ＳＴＯの発振周波数を低くすることが出来る。
さらに、軟磁性下地層３５と基板３６との間に少なくとも一層の特性制御用の非磁性層を設け、また、磁性層３４，３３の結晶配向性、結晶粒径、磁気特性やその均一性などを高めるために、軟磁性下地層３５と磁性層３４との間にＲｕなどの少なくとも一層の特性制御用非磁性中間層や、更にそれに加えて非磁性もしくは磁性材からなる中間層などを設けてもよい。さらに軟磁性下地層３５は、その軟磁気特性や均一性を向上するためにＲｕなどを介した２層構造としてもよい。図１には、基板３６の片面に磁性層３３，３４などを設けた例を示したが、これらを非磁性基板３６の両面に設けてもよい。
サーボパターンには長周期（低周波）の記録パターンが多く含まれている。これに加えてサーボ信号の周辺領域にＤＣ消去領域があると、垂直磁気記録方式では、この低周波パターンから再生される直流信号成分がカップリングコンデンサで構成されるハイパスフィルタの影響を受けて、再生波形のベースラインが上下に大きく歪んでしまう。そこで本実施例では、まず垂直磁気記録媒体を回転させながらマグネットを媒体表面から徐々に遠ざけることにより、サーボ信号の周辺領域にＡＣ消磁を行い、少なくとも周辺領域からのＤＣ磁化成分に起因する上記の歪が生じないようにした（ゼロ磁化状態）。本明細書では、実質的にベースラインシフトによる波形ひずみの影響を抑制できる磁化量として、±２５％以内の残留磁化量をゼロ磁化と呼ぶことにする。
図２〜４に、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載した磁気記憶装置の磁気ヘッドと垂直磁気記録媒体の断面模式図を示す。詳細は下記の通りである。
(1) 図２に示した磁気記憶装置の構成
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．８ｎｍ
・センサ素子１２：ＴＭＲ（Ｔwr＝３０ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＦｅＣｏＮｉ（ＴWW＝１００ｎｍ，８０ｎｍ）
・ＳＴＯ：ＣｏＦｅＧｅ（１０ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ／Ｎｉ（１０ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３６ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑膜（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ（ＳｉＴｉ）Ｏ2（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔＳｉＯ2Ｃ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
(2) 図３に示した磁気記憶装置の構成
・スライダ５０：フェムト型（０．８５×０．７×０．２３ｍｍ）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１．４ｎｍ
・センサ素子１２：ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｔwr＝２３ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＣｏＦｅ（ＴWW＝１００ｎｍ，６５ｎｍ）
・ＳＴＯ：Ｃｏ／Ｆｅ（１１ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｃｏ／Ｎｉ（９ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝２８ｎｍ
・媒体基板：２．５インチガラス基板
・媒体構造：潤滑層（０．８ｎｍ）／Ｃ（１．６ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ（ＳｉＴｉＮｂ）Ｏ2Ｃ（１１ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１５ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１５ｎｍ）
(3) 図４に示した磁気記憶装置の構成
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ）
・ヘッド保護膜（ＦＣＡＣ）：１ｎｍ
・センサ素子１２：ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｔwr＝１６ｎｍ）
・第１の記録磁極２２：ＣｏＦｅ（ＴWW＝１００ｎｍ，５０ｎｍ）
・ＳＴＯ：Ｃｏ／Ｆｅ（１２ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／Ｎｉ／Ｃｏ（８ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝２０ｎｍ
・媒体基板：２．５インチガラス基板
・媒体構造：潤滑層（０．６ｎｍ）／Ｃ（１．１ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔＦｅ（ＳｉＴｉ）Ｏ2Ｃ（３ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔＡｕＳｉＯ2Ｃ（７ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（２０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（２０ｎｍ）
なお、磁気ヘッドスライダ５０には、クリアランス制御用に、抵抗１００ΩのＷ薄膜による熱膨張素子部（ＴＦＣ）０２を図示のように配置した。本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドからのマイクロ波は、ＦＧＬ膜の両側で円偏光、真下で直線偏光をしており、その典型的な発振周波数は１０〜３５ＧＨｚ、典型的なマイクロ波磁界強度は５００Ｏｅ〜３ｋＯｅであった。
（本実施例のヌル型サーボパターン）
図５は、上記のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを１本、垂直磁気記録媒体を１枚用い、サーボ情報の記録機能を具備した磁気記録再生装置もしくはサーボトラックライタにより記録した、本実施例の垂直磁気記録媒体のサーボトラック及びデータトラックの構造、及び本実施例のヌル型サーボパターンの一例の概略模式図である。
白のビットが−１の磁化パターンで、パターンをつけたビットが＋１の磁化パターンを示し、サーボ領域のベースはゼロ磁化状態である。ヌル型サーボパターンでは、極性反転位置を全てのサーボトラックで一致せしめ、データトラックの中央（もしくは境界）に中心線があるバーストパターン、及び隣接するデータトラックの中央（もしくは境界）に中心線があり上記とは逆位相のバーストパターンを設け、データトラック中心（もしくは境界）で出力が線形性良くゼロとなることを利用して位置決めを行うサーボパターンである。以下に、トラック内での位置決めの線形性を高めるために、データトラックの中央及び境界にサーボバーストパターンを設ける例について説明する。
データトラックは、プリアンブル・サーボ部２０１、５１２Ｂもしくは４ｋＢのデータ部２０２、パリティ、ＥＣＣ及びＣＲＣ部２０３、及びデータセクタギャップ部２０４からなる複数のデータセクタ２００及び、プリアンブル・サーボ部からなるサーボ領域で区切られる複数のサーボセクタ２０７から構成される。なお、図５はサーボセクタの中に数個のデータセクタがある５１２Ｂの例を示したが、４ｋＢの場合には逆の関係となる。
上記でサーボセクタの区切りを構成するプリアンブル・サーボ部２０１は、垂直磁気ディスクの記録膜の磁気特性や浮上量のむらの影響を低減するために設けられた連続パターンから成る利得基準部２０１ａ、データ記録再生の同期をとるためデータクロックの周波数を与える連続パターンからなるプリアンブル部及びサーボ信号の先頭を示しそれ以降の信号がサーボ信号であることを認識させるＳＡＭ（Servo Address Mark）部からなるサーボセクタマーカー同期部２０１ｂ、各トラックのインデックス、トラック番号やサーボセクタ番号などを記述したグレイコード部２０１ｃ、及び半径方向の正確な位置情報を得て、各トラックの中央を正確にフォローイングするために必要なサーボバースト（Position Burst）部２０１ｄ、及びサーボセクタの偏心補正量などの補正データを示すポストサーボ部２０１ｅ、サーボ復調回路がサーボ領域を再生する間のクロック生成を維持できるように復調回路系の遅延を吸収するために設けられるパッド部２０１ｆなどからなる。また、主にデータを構成するデータセクタ２００の先頭部には、データ部の出力、周波数、位相を調整するためのシンクロ部２０５と、データ部が始まることを示すデータアドレスマーク（ＤＡＭ：Data Address Mark）部２０６とがあり、場合によってはサーボ部２０１を跨いで前半部と後半部に分割されることもある。この場合、分割された前半部、後半部のそれぞれにシンクロ部、ＤＡＭ部が設けられる。
ここで、マーク部分及びトラックコード部分は、データ１を＋１，−１の磁化パターンで、データ０を−１，＋１の磁化パターンで表す（位相シフト符号化方式）ことにより、データ１と０の出現比率に関わらず磁化量の総和を０とすることができるので好ましい。各サーボバーストデータは、ゾーンの影響を受けることなく垂直磁気記録媒体の内周側から外周側に向かって一定の周波数で書き込んだ。なお、フォーマット効率を高めるために外周でサーボ記録周波数を高めてサーボビット長を短くしてもよく、また中周に向かって内周、外周からサーボ情報を書き込んでもよい。なお、サーボデータを書き込むサーボクロックの周波数とデータセクタを書き込むデータクロックの周波数は異なっており、データクロックの周波数が最も高い最内周ゾーンの周波数に対してサーボクロックの周波数はおよそ５分の１程度である。本実施例では、１．８"，２．５"，３．５"磁気ディスク装置を例に検討を行い、７５〜４００ＭＨｚのサーボ周波数での検討を行なった。
（サーボパターン及びその記録方法）
図２〜４に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによって、それぞれの磁気記憶装置の垂直磁気記録媒体にヌル型サーボパターンを記録する方法について、図６を用いて説明する。図６は、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいて、実効記録磁界と実効高周波磁界の重畳効果を示す図である。
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによれば、図６の磁界計算結果に示すように、トレーリング側の記録磁極２２からの強い記録磁界９３をバイアス磁界として発生せしめ、さらにＦＧＬ４１からの急峻な高周波磁界９４を重畳して印加することにより、垂直磁気記録媒体のスウィッチング磁界９５を初めて超えるトータル磁界を発生し、垂直磁気記録媒体に記録にじみの少ない急峻な磁気記録を行うことができる。ここで、リング型磁気コアのトラック幅ＴWWは１００ｎｍ、記録ギャップ長ＧLは４０ｎｍ、起磁力ＭＭＦ（Magneto-motive Force）は０．１２ＡＴとした。
上記原理に基づき、図７に示したサーボトラックライタＳＴＷを用い、垂直磁気記録媒体のサーボ領域２０１に、連続する３本のトラックの位置決め用ヌル型サーボパターンを記録した。１１０２はＨＤＡ（Head Disk Assembly）、１１０３はＳＴＷ駆動制御部である。サーボトラックライタは、サーボ情報記録再生制御部を具備し、それによって駆動、制御されるリング型マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによりヌル型サーボパターンを記録する機能を有する。この内部書き込み方式のプロセスを、図８のフローチャート、図１３のタイミングチャートを用いて説明する。
まずクロックヘッド１１０８により、クロックパターンジェネレータ機能を具備するサーボ情報記録再生制御部が生成するクロックパターンを、クロックパターンディスクに記録する。次いで、アクチュエータ５０６と連結されたロータリエンコーダによりアクチュエータの位置を検出し、検出位置と目標位置との誤差をアクチュエータにフィードバックして、磁気ヘッド５０３を目標位置に追従させる。なお、本動作はプッシュピンによりアクチュエータを駆動して行なってもよい。この追従状態において、クロックパターンディスクから読み出したクロック信号に同期しながら、サーボ情報記録再生制御部のパターン生成器が発生するサーボ情報を、磁気ヘッド５０３で以下に詳細に説明するように記録した。ここで、スピンドル５００、及びそれを駆動するスピンドルモータに直結してエンコーダを設け、垂直磁気記録媒体５０１の回転角を測定してもよい。以上のように、専用の（外部）サーボトラックライタにおいては、クロック周波数及び上記クロックパターン信号の周周波数を常時比較することで、スピンドルモータの回転を精密に制御することができ、正確にサーボパターンを記録することができる。
なお、サーボトラックライタのサーボ情報記録再生制御部（制御装置）は、各マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのゾーン毎の動作を指示するＭＰＵ（Microprocessor Unit）や情報記録を指示するサーボゲートの入力に応じてサーボパターン形成に必要なパターンを発生するパターン発生器、予備電流及び記録信号を供給する手段と、ＳＴＯ駆動制御手段の動作タイミング、オーバーシュートを含むそれらの電流波形と電流値、クリアランス制御電力、及び記録磁極への予備電流、記録電流、それらの制御パラメータ及び動作タイミングを保管するレジスタを有する。また、ゾーンの値については内、中、外周の特定代表ゾーンのみとし、その他のゾーンは、予め実験で求めておいた関係式（多項式）を用いて適宜近似、補間してもよい。
本実施例では、まず以下のようにパラメータの調整を行なう（図８）。
(i) 予め仕様を満たすマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと垂直磁気記録媒体において、所定の領域、クリアランスで記録再生特性を評価し、所定の線記録密度で最も良好な特性が得られる記録電流、ＳＴＯ駆動電流を求め、特性ばらつきを考慮して検討すべきクリアランス（ＴＦＣ投入電力）、記録電流、ＳＴＯ駆動電流の組を図９に示すようなパラメータテーブルとして所定のメモリに格納しておく。
(ii) 所定のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドＨ0で、所定の線記録密度、所定の領域Ｒ（例えば最内周のゾーンＺ1の所定のトラック）、ＴＦＣ投入電力PPTFC(ＩＮ)（クリアランスＣＬ(ＩＮ)）で、垂直磁気記録媒体に記録磁極のみで記録できる下限値である臨界実効記録磁界９６を与える臨界記録電流IIWC(０)を求め、それよりも所定量小さいバイアス記録電流IIWB(０)（本実施例では起磁力で０．１２ＡＴ）を設定する。
(iii) バイアス記録電流IIWB(０)、所定のIISTO(０)の条件下でＴＦＣ投入電力を変えてクリアランスＣＬを評価し、信頼性を充分確保できる所定のクリアランスＣＬを与えるＴＦＣ投入電力PPTFC(０)を求める。
(iv) PPTFC(０)の値に対応して検討すべき範囲をまとめたパラメータテーブル（IISTO，IIWB）に従い、PPTFC(０)の条件下で、ｎ＝１，２，…，Ｎ，ｍ＝１，２，…，Ｍとして、所定の線記録密度、所定の領域Ｒ（ゾーンＺ1の所定の記録トラック）で記録再生特性を評価する。
(v) 良好な記録再生特性が得られるIIWB(ｍ)，IISTO(ｎ)の組をいくつか選択し、そのうち隣接トラック消磁効果もしくはスクウィーズなどの最も少ない記録電流IIWB(ｍ)を含む組をいくつか選定する。
(vi) 上記の組合せ条件でＴＦＣ投入電力を変え、その記録条件でのクリアランスＣＬ(ｍ)（ＴＦＣ投入電力：PPTFC(ｍ)）を評価する。
(vii) ＣＬ(ｍ，ｎ)が、予め信頼性試験によって求めておいた信頼性を確保できる最小クリアランスＣＬ(ｃ)以上、ＣＬ(ｃ)＋δ以下であれば、上記のPPTFC(ｍ)，IIWB(ｍ)，IISTO(ｎ)の値を、ヘッドＨ0、ゾーンＺ1での最適値ＰTFC(０，１)，ＩWB(０，１)，ＩSTO(０，１)とし、上記の範囲になければ、(viii)を実行する。ここで、δはマージンを示す量である。
(viii) 記録電流をIIWB(ｍ)から１レベル下げ、(iv)のIIWB(ｍ−１)とIISTOの組でクリアランスを再評価し、再度（vi）以降の処理を実行する。
なお、例えば磁気ディスク装置においてサーボ情報を記録する際には、最内周でヘッド特性の測定を行なう際には、装置の内周側に配置されているクラッシュストップ１１０１（図１９参照）にアクチュエータを押し付けた状態で、垂直磁気ディスクを回転駆動して特性評価を行えばよい。上記でバイアス記録電流は５〜６０ｍＡ、ＳＴＯ駆動電流は１〜１５ｍＡの範囲で検討し、バイアス記録電流やＳＴＯ駆動電流にそれぞれオーバーシュートIIWOV，IISOVを設けて立ち上がり時間を速くし、上記の諸特性を最適化すれば好ましい。ここで、上記のＴＦＣプロファイルの適正化、設定は、磁気記憶装置にＨＧＡを組み込んだ時に一般に磁気ヘッドの浮上姿勢が変わり、磁気記録媒体に近接する磁気ヘッドの場所が微妙に異なるので、サーボ情報記録時において特に重要な工程の一つである。
上記工程で求めた、ヘッドＨ0、ゾーンＺ1における、ＴＦＣ投入電力、バイアス記録電流、及びＳＴＯ駆動電流のそれぞれの最適値ＰTFC(０，１)，ＩWB(０，１)，ＩSTO(０，１)の値はパラメータ制御用テーブル（図１０参照）としてメモリに格納しておき、必要に応じて適宜必要パラメータをヘッド駆動装置のレジスタに設定し、そのデータを用いてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを駆動して、ゾーンＺ1の所定のサーボトラックにおいて所定の記録パターンを所定の周波数、所定の記録トラック環境で記録、評価する。すなわち、（ａ）最高周波数の１０〜２０％程度の周波数で記録したフルトラックプロファイルの半値幅から記録トラック幅ＭＷＷ(０，１)を、（ｂ）中央の記録トラックの両隣接にトラック間隔を狭めながら記録トラックを記録し、そのオフトラック特性の間隔依存性（７４７曲線）を評価し、中央の記録トラックのオフトラック特性が変化しない限界の隣接トラック間隔を外挿することでＭＣＷ(０，１)（Magnetic Core Width）を、（ｃ）上記周波数で記録した記録トラック(信号強度Ｅ（０，１）)を両側から部分的に消去してその信号強度を１０〜３０％とした狭トラック（マイクロトラックと呼ぶ）を作成し、その半値幅から再生トラック幅ＭＷＲ(０，１)（Magnetic Write Width）を、それぞれ求める。ここで(０，１)はヘッドＨ0、ゾーンＺ1での最適値であることを示す指数である。なお、図１１，１２に示すように、ＳＴＯによる実効トラック幅ＭＣＷは、記録トラック幅ＭＷＷに両側の消しにじみΔＥを含むものとした。
上記の説明からわかるように、本来はＭＣＷをトラックピッチとしてよい。しかし、位置決めにおいては、位置偏差に対するサーボ信号の線形性を確保することが重要である。そのため、一般にサーボパターンは極力トラック幅方向に詰めて記録され、従来技術では、５００ｋＴＰＩ以上のトラック密度で線形性を確保するためには、トラックピッチとして、データトラックピッチとして設定すべきＭＣＷよりも１５〜２０％程度小さなものを用いる必要があった。本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによれば記録にじみや消しにじみを従来技術よりも数分の１程度に小さくできるため、サーボパターンを従来技術ほど詰めて記録しなくても、サーボ信号の位置制御性において線形性が十分確保できることが確認された。そこで本実施例では、マイクロ波アシスト磁気ヘッドＨi、ゾーンＺj、すなわち指数(ｉ，ｊ)毎に、下式（１ａ）、（１ｂ）の関係を用いてサーボトラックピッチを決定した。
ＴＰ＝ＭＣＷ／０．９５ （１ａ）
ＴＰ＝ＭＣＷ−（ＭＷＷ−ＭＲＷ）／２＋const （１ｂ）
ここで、constは事前の隣接干渉（ＡＴＩ：Adjacent Track Interference）特性、やスクウィーズ試験でのマージンをもとに決めた。また、事前に磁気ヘッド毎に上記のパラメータを磁気ヘッド選別時に評価しておき、その値を用いることで上記工程を省略、もしくは短縮することができる。
ここで、図１１は本実施例のリング型マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのフットプリントを示す図、図１２は従来の主磁極・シールド磁極型マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのフットプリントを示す図であり、いずれもＬＬＧシミュレーションの結果を示した図である。上記リング型マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドとの組み合わせにおいては、図１２に示されるような略２００ｎｍと厚い主磁極ではなく、図１１に示すように略２０ｎｍと一桁薄いＦＧＬで記録がなされるため、ヨー角が±１０〜１５°と大きな内周、外周でも消し滲み、フリンジ量は主磁極・シールド磁極型マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの場合と比較して１／３程度以下と小さく、機構系の位置決め精度を考慮すると実質的に中周との差を無視できる。このため、上記のＭＷＷ(０，１)，ＭＣＷ(０，１)，ＭＲＷ(０、１)と、内周、中周、外周でのＭＷＷ，ＭＣＷ，ＭＲＷとの関係から予め実験的に求めておいた、所定のマージンを含む適正トラックピッチ算定式に基づいて決定した単一のサーボトラックピッチＴＰop(０，１)と、上記のＴＰop(ｉ，ｊ)は実質的に同等にできることが確認された。すなわちゾーンＺ1での評価のみで、全ての磁気ヘッド、ゾーンに対して適用可能な、同一のサーボトラックピッチＴＰopを設定でき、サーボ時間を大幅に低減することができた。
次に、上記ゾーンにおいて、上記のパラメータを用い、上記方法で決定したトラックピッチＴＰopで、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドでサーボゲート信号に基づき、サーボトラックに図１３の右方向に所定の周波数Ｆ0でサーボパターンを記録して行くプロセスについて、以下にタイミングチャートを用いて説明する。垂直磁気ディスクは予め消磁した。
サーボトラック記録工程(1)では、垂直磁気記録媒体のサーボトラックは工程(5)で記録されたトラック３の磁化状態のように、各ビットは連続した磁化状態で記録される。すなわち、サーボトラック記録工程(1)では、まずサーボゲート信号に基づき、プリアンブルパターン記録の所定のタイミングよりも所定の時間ｔ1前にまずＳＴＯ駆動電流ＩSTOを通電する。次いで、所定のタイミング（ｔ1後）に、所定の周波数のバイアス記録電流をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアに通電し、プリアンブル部２０１ａ、サーボセクタマーカー同期部２０１ｂ、グレイコード部２０１ｃを記録した。ここで、バイアス記録電流通電の０．１〜０．３ｎｓ後に磁気コアが磁化反転し、その０．１〜０．３ｎｓ後にスピン供給層の磁化が反転、次いでＦＧＬの磁化が回転、その０．１〜０．２ｎｓ後に回転（発振）が安定するので、少なくともこの０．３〜０．８ｎｓ程度前にはＩSTOの通電を完了する必要がある。本実施例では、ＳＴＯ駆動電流の立ち上がり時間として２０ｎｓの回路を用いたので、ｔ1としては、これに上記安定化時間として１ｎｓを加えた２１ｎｓとした。さらに、このｔ0後にＡB部から記録を開始し、Ａのサーボバーストパターン２０１ｄを記録した。次いで、所定の遅延時間ｔ3、サーボバーストＢ記録時間、及び遅延時間ｔ4経過後にポストサーボ部２０１ｅを記録した。
遅延時間ｔ0，ｔ3，ｔ4は以下のように決定した。サーボバーストパターンは、記録磁化状態が僅かではあるが半月状（図１３）に歪んでおり、周辺部ではごく僅か位相が遅れる。そのため工程(2)でグレイコード部２０１ｃを記録する際に、工程(1)で記録されたサーボバースト部２０１ｄの最初のビットＡBをグレイコード部２０１ｃの最後尾のビットＣLが実質的に減磁しないように、別途この実効位相遅延時間を求めておき、この実効位相遅延時間分加味して遅延時間ｔ0を決定した。更にｔ3は、サーボバースト部２０１ｄのＡバーストパターン最後尾のビットＡLを工程(3)で記録する際に、工程(2)で記録されたＢバースト先頭ビットＢBを実質的に減磁しないように選定し、ｔ4は工程(3)でポストサーボ部２０１ｅの先頭ビットＥBを記録する際に、工程(2)で記録されたＢLを実質的に減磁しないように選定した。
なお、本実施例では、ｔ0はプリアンブルを１ビット記録するのに必要な時間、ｔ3，ｔ4はサーボバーストを１ビット記録するのに必要な時間としても、充分高品位なサーボ情報が記録できた。これらは必要に応じて媒体ごとに所定のプログラムで再評価、チューニングすればさらに好ましい。これらの値は、事前に標準値を実験的に求めてパラメータテーブルに格納しておき、記録時に必要に応じて、サーボ情報記録再生制御部（図７、図１９参照）のレジスタに保管してサーボ情報記録時に用いた。
サーボゲート信号に基づき、ポストサーボ部２０１ｅ記録終了直後にバイアス電流の通電を停止して記録を中止し、最後に所定の遅延時間ｔ2後にＳＴＯ駆動電流の通電を中止した。ここでｔ2は０ｎｓ以上であればよく、本実施例では１ｎｓとした。ただし、ｔ2を２００ｎｓ程度以上に長くすると、外部からの漏れ磁界によってＳＴＯが誤動作、誤記録する可能性があるので２００ｎｓ未満とすることが好ましい。
サーボパターンの２次元的な状態は、円板を取り出してスピンスタンドに載せてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと組み合わせて評価することで観察でき、以上の工程により記録したトラック１のサーボバーストパターンは、各ビットが連続した磁化状態で記録されることが確認された。なお、図１３に示したように、バイアス電流の周波数はサーボバーストパターン記録時にはＦ0／２とし、その他はＦ0とした。
また、図１３に示すように、ＳＴＯ駆動電流は記録開始時にＳＴＯを安定駆動するためにＳＴＯ駆動電流ＩSTOには、そのべース部の１０〜５０％の大きさのオーバーシュート電流ＩSOVを設けた。サーボ情報を記録開始する２０１ａ，２０１ｂ記録部において、記録電流のバイアス部ＩWBに加えて、この１０〜１００％の大きさのオーバーシュート電流ＩWOVを設けてＳＴＯ発振を加速・安定化し、更にこのように記録された利得基準部２０１ａ及びプリアンブル部２０１ｂと、その記録磁化の強さ、位相が同じになるようにバースト部２０１ｄでも同様にオーバーシュート電流を設定してサーボ情報を記録した。これにより、サーボ信号出力、位相は数ポイント安定した。特に位相の制御が重要な本実施例のヌルバーストパターンでは、プリアンブル２０１ｂ部とヌルバースト部２０１ｄを同じ電流波形で記録することが望ましく、必要に応じて２０１ｄ記録時にはライトプリコンペにより最適位相を調整（位相補償）することが製造試験での位置決め精度向上に有効であった。
サーボ情報を一周記録したのち、サーボライト工程(2)として、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドをトラックピッチＴＰopの半分だけトラック幅方向に移動し、２０１ａ部記録の所定のタイミングよりも所定の時間ｔ1前に、まずＳＴＯ駆動電流ＩSTOを通電し、次いで遅延時間ｔ1の後に、一周前の２０１ａ部記録時と同位相でバイアス記録電流をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアに通電し、一周前に記録した２０１ａ〜ｃ部パターンの略下側半分に上書きしつつ、２０１ａ〜ｃ部パターンの記録を行なった後、バイアス電流の通電をサーボバースト部２０１ｄのサーボバーストパターンＢの記録時まで、すなわちｔ0、サーボバーストパターンＡ記録時間、及びｔ3時間だけ停止する。次いで、所定のバイアス記録電流をリング型磁気コアに通電してＢバーストパターンを記録した後、バイアス記録電流通電を終了し、遅延時間ｔ4後に再度バイアス記録電流ＩWBをリング型磁気コアに通電してポストサーボ部２０１ｅの記録を行ない、以降通電を終了した。また、サーボセクタギャップ部２０１ｆでは、所定の遅延時間ｔ2後にＳＴＯ駆動電流の通電も中止した。
以下同様に磁気ディスクが回転する毎に、記録ヘッドをトラックピッチＴＰopの半分だけトラック幅方向にずらしてサーボ情報の記録を行なう工程(3)，(4)，(5)，…などにより、トラック１，２，３，‥‥が順次記録されることになる。なおここで、工程(3)では、Ａバーストパターン位置で１ビット分通電開始を遅らせてバイアス記録電流ＩWBを通電してＢバーストパターンを記録した。
サーボ情報の記録が進み、ゾーンが変わった場合には、ゾーンＺj毎の最適ＴＦＣ投入電力値ＰTFC(０，ｊ)、最適バイアス記録電流値ＩWB(０，ｊ)、及び最適ＳＴＯ駆動電流値ＩSTO(０，ｊ)を、実験的に求めておいた変換式を用いて最内周ゾーンＺ1の値から推定し、その値を用いて上記と同様の工程により垂直磁気記録媒体全周にサーボ情報を記録した。なお、内周、中周、外周の代表的なゾーンで評価を行い、その値を用いてその他のゾーンでのパラメータを４次式などの変換式で近似して設定した場合に、更に良好な特性が得られた。
以上により、ＩＳＧ部やＳＡＭ部はトラック幅方向に、記録にじみによる分断を除き連続するパターンとなって記録され、また全てのパターンは、図１３に示したように、正負の磁化の総和がゼロとなるように記録できた。また、図１３では、プリアンブル・サーボ部２０１の磁化状態を簡略化して示したが、ＳＡＭ部は９〜１６サイクル、ＩＳＧ部は１５〜６０サイクル、グレイコード部２０１ｃは７〜３３サイクル、サーボバースト部２０１ｄは２４〜７２サイクル、ポストサーボ部２０１ｅ（ＲＲＯ（Repeatable Run-out）フィールド部）は２０〜３６サイクルとした。サーボセクタ数は、２．５型で２６０〜５２０、３．５型で３２０〜５４０、サーバ用で４４０〜６６０とした。また、サーボ周波数Ｆ0は２．５型で７５〜１５０ＭＨｚ、３．５型で１６０〜３２０ＭＨｚ、サーバ用で２２０〜３３０ＭＨｚとした。
ここで、図７、図１９のサーボ領域２０１に模式的に示すように、サーボ周波数を外周領域と内周領域とで変更し、外周側で１．４倍程度高くすることで、外周側のサーボ領域を縮小し、利用効率を高められるので好ましかった。さらに、サーボセクタの同期振動（ＲＲＯ）補正値は圧縮して半導体に記録しておいてもよく、またグレイコード部のＩＤはトラック内で分散して記録し、サーボ利用効率を向上してもよい。
ＦＧＬの記録磁界には１〜２ｎｍの記録、消しにじみ量があるため、上記２０１ａ〜ｃ部や２０１ｅ部でのパターンはサーボトラック内で磁化パターンが分割され、シームドパターンとなる。これに対して、サーボバーストパターンは、前の工程で記録したＡ，Ｂの両バーストパターンには重ね書きしないので、分割されずにシームレスパターンとなる。特に、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及びサーボ記録方式により、最終ビット記録後に通電を終了しても記録のフットプリントは実質的に無視できる大きさとなり、ヨー角をつけてアジマス記録した場合にも、フリンジ効果は実質的に無視できる程度であった。このため、図１４に内周、中周、外周でのサーボ領域の磁化状態を模式的に示すように、サーボトラックピッチＴＰopは略ＭＣＷと等しく設定でき、いずれの領域においてもサーボバーストパターンがサーボトラック内に無駄なく配置され、高いフォーマット効率を実現できた。
以上の工程により、サーボ部２０１における正（＋）、負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、サーボバースト部２０１ｄにおいて、分断されておらず、しかも最後部にフットプリント残存部が存在しない記録ビットから構成され、磁気記録媒体全周に亘り、ＭＣＷに略等しいピッチ間隔ＴＰopでサーボバーストパターンが記録できた。
式（１ａ）、（１ｂ）の個所で説明したように、位置決めの線形性を確保するために、サーボトラックピッチを、略ＭＣＷに相当するデータトラックピッチよりも５％程度小さく設定した。そこで製造試験工程では、求められる装置容量、記録密度（ＴＰＩ×ＢＰＩ）を実現するために、上記のサーボトラックのトラック密度ＴＰＩに対し、データトラックのトラック密度や線記録密度ＢＰＩを再調整する必要がある。
本実施例の磁気記憶装置ではまず、磁気ヘッドのトラック幅、ＴＰＩの製造バラツキを考慮し、バラツキを反映して上記バラツキをカバーできる範囲でＴＰＩを１０〜２０の水準に分ける。次いで、それぞれのＴＰＩに対し予め線記録密度を変えてエラーレートを評価し、転送速度が外周側で高くなることを考慮して、全ゾーンのエラーレートが略均一となるように、外周側ゾーンに行くに従ってＢＰＩが低いゾーン毎のＢＰＩプロファイルの適切な組を予め実験的に求めておく。ここで信号処理回路として、エラー訂正前のエラーレートの測定が可能なＲＳ（Reed Solomon）符号によるＲＳチャネルを用いた。次いで、製造工程で、上記ＢＰＩプロファイルでトラックを記録し、隣接干渉特性、スクウィーズ特性などを評価し、最適のＢＰＩプロファイルとその時のデータトラックピッチ、すなわちデータトラックのＴＰＩを決定する。データトラックに記録される高記録密度信号は、サーボトラック情報のＢＰＩの５〜１０倍程度であり、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによれば、消しにじみ、書きにじみが小さく、さらに高記録密度信号のＭＣＷはサーボトラックを決めたときの式（１ａ）のＭＣＷよりも小さい。このため、本実施例のサーボパターンにおいて、装置必要容量を実現するためのデータトラックピッチはサーボトラックピッチの３％以下にでき、更にゾーン間でエラーレートのばらつきの少ない線記録密度プロファイルを決定できた。
なお、本実施例の磁気記憶装置では、上記サーボトラックプロファイルに基づいて以下のように記録再生が行なわれる。サーボ領域２０１に記録されたサーボパターンからヘッド位置信号を作成する方法を、図５に示したトラック２を再生ヘッドで左から右に矢印で示した方向に再生する場合について説明する。
サーボセクタマーカー同期部２０１ｂにおいて、サーボ復調回路はオートゲインコントロール（ＡＧＣ）をＯＮにしてＩＳＧ部を再生、ＳＡＭ部を検出した時点でＡＧＣをＯＦＦにすることにより、以降の信号の再生振幅をＩＳＧ部の振幅で規格化し、磁気ディスクの記録膜の磁気特性や浮上量のむらの影響を低減する。次いで、サーボセクタ番号の情報やトラック番号情報を記述したグレイコード部分２０１ｃからこれらの情報を読み取り、さらに半径方向の正確な位置を得るためのパターンバースト部２０１ｄの情報を用いて各トラックの中央位置を正確にフォローイングする。このパターンは、図１３に示したように、Ｂバーストのトッラック方向エッジの境界線（中心線）位置で再生信号がゼロになり、中心線位置からずれると、そのずれ量に比例して信号強度が正負に変化するように構成してあり、これを利用して磁気ヘッドが各データトラックの中央部に位置するようにする。ただし偏心などがある場合には、ポストサーボ部２０１ｅのＲＲＯ補正データを用いてサーボセクタの偏心補正などを行なう。パッド部２０４では、サーボ復調回路がサーボ領域２０１を再生する間のクロック生成を維持できるように復調回路系の遅延を吸収する。以下に説明する実施例２〜９のサーボパターンでも、このように位置信号が０となる位置をフォローイングの目標として、磁気ヘッドを駆動する位置決め機構系の制御が行われる。
（効果）
予め垂直磁気記録媒体を消磁し、さらに全てのパターンを磁化の総和がゼロとなるようにしたので、再生波形のベースラインをおよそゼロにでき、再生素子に大きなバイアス磁界を発生する直流信号成分が抑制され、強いバイアス磁界に起因するマイクロ波アシスト素子の発振周波数のシフトなどに起因する、サーボパターン記録時の非線形遷移シフトや、容易／困難シフトによるジッターノイズを抑制でき、位相の制御性を高く出来た。なお、本実施例のヌルバーストパターンの場合には、バーストパターンが記録されていない部分の領域が少ないため、垂直磁気記録媒体を消磁しない場合にもサーボ部２０１における正（＋）負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、再生波形のベースラインもおよそゼロとなり、位置決め上の問題は認められず、垂直磁気記録媒体１枚、磁気ヘッド１本の装置の場合に、図２、図３、図４の各構成例に対し、それぞれサーボトラック密度で６００ｋＴＰＩ，７７０ｋＴＰＩ，１０００ｋＴＰＩが達成可能であることが確認できた。
さらに、本実施例のシームレスサーボバーストパターンにおいては、サーボバーストパターンを分割する従来の記録方法に比べ、５ｄＢ程度高いＳ／Ｎ、１割程度優れた位相マージン及び信号品質が得られた。なお、サーボパターンは、ビット長が非常に大きく面積利用効率が低い。そのためフォーマット効率と呼ばれる、磁気ディスク全領域を如何に有効に利用しているかを示すデータ部の面積比率は略９０％程度である。本実施例によってフットプリント部のないサーボバーストパターンを記録できるので、フォーマット効率を０．５〜１ポイント程度高めることができた。
また、実使用環境では、内周、中周、外周での最適のデータトラックプロファイル、線記録密度と、サーボトラックプロファイルからの変換式に従って磁気ヘッドのデータトラックプロファイルを決定する必要がある。従来の垂直磁気記録方式では、大きなフットプリント及びフリンジ効果のためにこの変換式は５〜７次式にもなり、計算負荷が大きかったが、本実施例ではリファレンスカーブを１〜３次式に簡略化でき、位置決め精度の向上と高速化が実現できた。特に、本実施例のように磁気ヘッドが１本で調整が容易な磁気記憶装置においては、サーボパターンの位置決め線形性が高く、さらにサーボピッチとデータピッチの差も３％しかないので、量産時のデータなどから求めておいた上記の隣接干渉の影響を取り込んで評価した磁気ヘッドのＭＣＷの値を式（１ａ）の代わりに用いてＴＰopとすることで、図５のサーボピッチとデータピッチとを磁気記録媒体全周に亘って一致させ、サーボトラックとデータトラックを同一とすることが８０％以上の装置製造歩留りで達成出来た。これにより、製造時の試験時間も１０〜２０％短縮でき、特に好ましかった。
さらに本実施例のサーボパターンの信号品質が高いことを利用して、サーボパターンの最長ビット長を２０％低減できた。これにより、フォーマット効率を更に改善できるだけでなく、磁気記録媒体へのオーバーライト性能を改善できた。また、これにより垂直磁気記録固有の低密度ビットの熱減磁耐力を１０％程度緩和でき、信頼性の高い垂直磁気記録媒体、磁気記憶装置を提供できた。
［実施例２］
実施例１では垂直磁気記録媒体、ヘッドがそれぞれ１個の場合について説明した。本実施例では、少なくとも１つの垂直磁気記録媒体を有し、同一のアクチュエータに複数（ｍ＋１本）のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドが搭載されている場合について説明する。
（磁気記憶装置）
図１５は、図１及び図４に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、本実施例のサーボパターンを有する垂直磁気記録媒体を搭載した磁気記憶装置の実施例を示す概略図である。図１５には垂直磁気記録媒体を１枚、磁気ヘッドを２本搭載した磁気記憶装置の例を示したが、媒体や磁気ヘッドの数はこれに限定されない。
磁気記憶装置は、スピンドルモータ５００、本実施例のサーボパターンが記録された垂直磁気記録媒体５０１、高剛性アーム５０２、ＨＧＡ（以下、磁気ヘッドと略称することがある）５０５、アクチュエータ５０６、ヘッド駆動制御装置（Ｒ／Ｗ−ＩＣ）５０８、Ｒ／Ｗチャネル５０９、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ）５１０、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）５１１、バッファメモリを制御するバッファメモリ制御部５１６、ホストインタフェース制御部５１７、ＲＡＭなどを用いた制御プログラム及び制御データを格納するメモリ部５１８、フラッシュメモリやＦＲＯＭなどを用いて制御プログラムを格納する不揮発性メモリ部５１９、ＶＣＭ（Voice Coil Motor）ドライバ、スピンドルモータドライバ、温度センサなどから構成される駆動部５２０、ＭＰＵのバス５１５などから構成される。
ＨＧＡ５０５は、ＳＴＯ、記録再生素子、ＴＦＣなどを有する磁気ヘッドスライダ５０３と高剛性サスペンション５０４を具備する。ヘッド駆動制御装置５０８は、ＳＴＯを駆動するための駆動信号（駆動電流信号又は駆動電圧信号）を生成するＳＴＯ駆動制御機能や記録アンプ、再生プリアンプなどを有する。Ｒ／Ｗチャネル５０９は、記録変調部、及び順方向誤り訂正符号の一種であるリードソロモン符号を用いたＲＳチャネル、もしくは最新のＬＤＰＣ（low density parity check）符号を用いた非ＲＳチャネルなどの信号処理、再生復調部として機能する。
ＨＧＡ５０５は、ヘッド駆動制御装置５０８に対して信号線接続されており、上位装置となるホスト（図示せず）からの記録命令、再生命令に基づくヘッドセレクタ信号で一つの磁気ヘッドを選択して記録、再生を行う。Ｒ／Ｗチャネル５０９、ＭＰＵ５１０、ＨＤＣ５１１、バッファメモリ制御部５１６、ホストインタフェース制御部５１７、メモリ５１８は一つのＬＳＩ（ＳｏＣ：System on Chip）５２１として構成される。ＬＳＩ５１２はこれと駆動部、不揮発性メモリなどを搭載した制御ボードである。なお、必要に応じて高剛性サスペンションや高剛性アームには、振動吸収・抑制体などで構成され、一層の振動抑制を目的とするダンパが貼り付けられる。さらに、高剛性サスペンション５０４やスライダ５０３に、圧電素子、電磁素子、熱変形素子などによる位置微動調整機構（デュアルアクチュエータ、マイクロステージアクチュエータ）を設けることで、高トラック密度時の高速、高精度位置決めが可能となるので好ましい。
ＭＰＵ５１０は、磁気記憶装置の主制御装置であり、記録再生動作や磁気ヘッドの位置決めに必要なサーボ制御などを行う。たとえば、ＭＰＵは、ヘッド駆動制御装置５０８に含まれるレジスタ５１４にその動作に必要なパラメータを設定する。各種レジスタには、後述のように、所定の温度、垂直磁気記録媒体領域毎のクリアランス制御値（ＴＦＣ投入電力値）、ＳＴＯ駆動電流値、予備電流値、記録電流値、それらのオーバーシュート量、タイミング時間、環境変化に対する時定数などが、必要に応じて独立に設定される。
Ｒ／Ｗチャネル５０９は信号処理回路であり、情報記録時にはディスクコントローラ５１１から転送された記録情報を符号化した信号５１３をヘッド駆動制御装置５０８に出力し、情報再生時には磁気ヘッド５０５から出力された再生信号をヘッド駆動制御装置５０８で増幅した後に、復号化した再生情報をＨＤＣ５１１に出力する。
ＨＤＣ５１１は、磁気記憶装置と上位のホストシステム（図示せず）とのインターフェースを構成し、垂直磁気記録媒体上に記録データ５１３を書き込む情報記録の開始（記録のタイミング）を指示するためのライトゲートをＲ／Ｗチャネル５０９に出力することなどにより、記録再生情報の転送制御、データ形式の変換、ＥＣＣ（Error Check and Correction）処理を行う。
ヘッド駆動制御装置５０８は、ライトゲートの入力に応じて、少なくともＲ／Ｗチャネル５０９から供給される記録データ５１３に対応する少なくとも１種の記録信号（記録電流）を生成し、通電タイミングを制御されたＳＴＯ駆動信号とともに磁気ヘッドに供給する駆動集積回路で、少なくとも、リング型ヘッド駆動回路、リング型ヘッド駆動電流供給回路、ＳＴＯ遅延回路、ＳＴＯ駆動電流供給回路、ＳＴＯ駆動回路などを含み、ＭＰＵから記録電流値、ＳＴＯ駆動電流値、ＴＦＣ投入電力値、動作タイミングなどが設定されるレジスタを有する。ここで各レジスタ値は、垂直磁気記録媒体の領域、環境温度、気圧などの条件毎に変化させることができる。さらに、ホストシステムとのインターフェースを構成し、磁気記憶装置のメイン制御装置として記録再生動作（記録再生データの転送など）制御、磁気ヘッドの位置決めサーボ制御を実行するＭＰＵからの直接の命令でバイアス記録電流を磁気ヘッドに供給し、さらにＨＤＣから出力されるライトゲートのタイミングにあわせて記録動作を開始する機能も持たせることが好ましい。本実施例のヘッド駆動制御装置では、これらにより、磁気記憶装置の動作を指示するＭＰＵや情報記録を指示するライトゲートの入力に応じて予備電流や記録信号を供給する手段とＳＴＯ駆動制御手段の動作タイミング、それらの電流波形と電流値、クリアランス制御電力、及び記録磁極への予備電流、記録電流などを自由に設定できる。
以下、本実施例の磁気記憶装置における記録再生動作の概略を説明する。パソコンなどのホスト、上位システムからの情報の記録や再生の命令に従い、磁気記憶装置のメイン制御装置であるＭＰＵ５１０による制御で、垂直磁気記録媒体５０１が所定の回転数でスピンドルモータ５００により回転し、さらに、再生素子により、予め磁気記憶装置の製造工程で垂直磁気記録媒体に記録されたサーボ情報からの信号を用いて媒体上の位置を検出するとともに、駆動部５２０のモータドライバによって駆動されるＶＣＭ５２２により高剛性アクチュエータ５０６が高剛性アーム５０２を介して磁気ヘッドＨＧＡ５０５を移動し、制御することで、垂直磁気記録媒体５０１の所定のデータトラック上に高速・高精度に磁気ヘッドを移動（シーク動作）させ、その位置で磁気ヘッドの安定したフォローイング動作を行う。次いでそのトラック上で、情報の記録再生がＭＰＵのファームウェアプログラムによって以下のように行われる。
情報記録時には、ホストからの記録命令と記録データをホストインタフェース制御部５１７で受け取ると、記録命令をＭＰＵで解読し、必要に応じて受信した記録データをバッファメモリ５１６に格納した後、ＨＤＣで所定のデータ形式に変換するとともにＥＣＣ処理によりＥＣＣ符号を付加し、Ｒ／Ｗチャネル５０９の記録変調系でスクランブル、ＲＬＬ符号変換、記録補償（ライトプリコンペ）を行うとともに、ＨＤＣから垂直磁気記録媒体上に記録データ５１３を書き込むデータ記録の開始（記録のタイミング）を指示するためのライトゲートがＲ／Ｗチャネル５０９に出力される。このライトゲートの入力に応じて、Ｒ／Ｗチャネル５０９から供給される記録データ５１３に対応する記録信号（記録電流）が生成され、通電タイミングを制御されたＳＴＯ駆動信号とともに駆動信号がＦＰＣ配線５０７を通じて磁気ヘッド５０３の記録ヘッド部に供給され、垂直磁気記録媒体上の所定のデータトラックにマイクロ波アシスト磁気記録法で記録される。
一方、情報再生時には、ホストからの再生命令をホストインタフェース制御部５１７で受け取ると、記録時と同様に選択、位置決めされた磁気ヘッド５０３により、垂直磁気記録媒体に記録された磁化情報が読み取られた再生信号がヘッド駆動制御装置５０８で増幅され、Ｒ／Ｗチャネル５０９に伝送され、復号化される。ＨＤＣでＥＣＣ処理によりエラーを検出訂正した後、バッファメモリ５２１にバッファリングし、ホストインタフェース制御部５１７からホストに再生データが転送される。
（サーボパターン及びその記録方法）
上記磁気記憶装置（ＨＤＡ）を、本実施例のサーボ情報記録再生制御部を具備したサーボトラックライタのベースプレートに正確に位置決めして設置する。実施例１と同様に、図８のフローチャートに従い、磁気記憶装置の内周側に配置されているクラッシュストップ１１０１（図１９参照）にアクチュエータを押し付けた状態で、最内周ゾーンＺ1で垂直磁気記録媒体を回転駆動して所定の特性評価を行う。
ヘッドＨi（ｉ＝０，１，…，ｍ）毎に実施例１と同様の工程で求めたＰTFC(ｉ，１)，ＩWB(ｉ，１)，ＩSTO(ｉ，１)をヘッド駆動装置のレジスタに保管し、そのデータを用いてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを駆動し、最内周ゾーンＺ1において所定の記録パターンを所定の記録密度、サーボクロック周波数Ｆ0など所定の周波数などで記録し、再生出力Ｅ(ｉ，１)，ＭＷＷ(ｉ，１)，ＭＣＷ(ｉ，１)などを評価する。なお、ここでは簡略化して説明したが、実施例１と同様に、ＳＴＯ駆動電流、バイアス記録電流にオーバーシュートを付与し、パラメータの最適化を行なった。この結果と、事前の実験結果、より好ましくは量産時のサーボ関係の歩留りデータを基に決定した適正トラックピッチ算定式に基づき、磁気ヘッドＨi（ｉ＝０，…，ｍ）毎に、適正なサーボトラックピッチＴＰ0(ｉ，１)を決定する。ここで適正トラックピッチ算定式においては、ゾーンＺ1だけでなく、内周、中周、外周全ゾーン、もしくは代表ゾーンでのＭＷＷ，ＭＣＷ，ＭＲＷの値や、装置の位置決め精度Ｋを総合的に考慮し、量産時のデータを用いて実験的に決定した所定のマージンを加えてトラックピッチを決定するようにした。
本実施例の磁気記憶装置においては、上記のｍ＋１本の磁気ヘッドが一体となって設置されるアクチュエータを駆動し、全ての磁気ヘッドに対して同一のトラックピッチでそれぞれ対応する垂直磁気記録媒体にサーボパターン、サーボトラックを形成する。厳密に選別を行なっても、製造ばらつきのためにそれぞれのトラック幅などは異なる。そのため、トラックピッチの選び方によっては、サーボ工程に続く製造工程で各磁気ヘッドに対してデータトラックの幅の調整を行なっても、その差を吸収しきれないほどずれの大きな磁気ヘッドが存在する場合がある。特に、トラック幅の広い磁気ヘッドにおいて、いわゆるスクウィーズライトやオフトラックライトと呼ばれる隣接トラックデータを消去してしまう現象を避けられなかった。
そこで、それぞれの磁気ヘッドのＭＷＷ(ｉ，１)，ＭＣＷ(ｉ，１)，ＭＲＷ(ｉ，１)などを用いて決定したＴＰop(ｉ，１)の値を用いて、実施例１と同様に全ゾーンでサーボ情報の記録を行なった。ただし、ここで量産時の工程と同様に、実験的に求めておいた変換式を用いて最内周ゾーンＺ1の値から、ゾーンＺj毎に最適なＴＦＣ投入電力値ＰTFC(０，ｊ)、最適バイアス記録電流値ＩWB(０，ｊ)、及び最適ＳＴＯ駆動電流値ＩSTO(０，ｊ)を求め、その値を用いて垂直磁気記録媒体の全ゾーンにサーボ情報を記録した。また、最後に製造工程において、量産工程と同様の工程でデータトラックを決定した。
次いで試験工程で、上記磁気記憶装置のｍ＋１通りのサーボ情報に対して、それぞれＡＴＩ特性、スクウィーズライト特性やオフトラックライト特性を評価した。多数の磁気ヘッド、磁気記憶について本評価を行なったところ、装置製造歩留りが最も高いＭＣＷ，ＭＷＷ，ＭＲＷなどのパラメータを有する磁気ヘッドでサーボトラックを形成した場合に、最も高い割合で隣接トラック干渉耐力の高い磁気記憶装置が得られることが確認された。このトラック幅は、概ね装置に搭載した全ヘッドの平均的な値を有していた。この理由は、ＴＰには概ね下記の制約があり、平均的な値が統計的に有利なためであることも確認された。
２×（ＭＷＷ−ＭＲＷ）＜ＴＰ＜ＭＷＷ＋ＭＲＷ （２）
ここで、ＭＷＷはＦＧＬ幅ＷFGLに書き滲み幅を加えた記録トラック幅、ＭＲＷは再生素子幅Ｔｒｗの読み滲みを加えた再生トラック幅であり、式（２）はサーボ情報の記録、再生が適切に行なえるための関係式である。なお、この関係は重ね書きを行なう瓦記録に関しては成り立たない。
図１６に、実施例１の１本ヘッドの場合と同様にサーボ信号を記録するタイムチャートと、多数のヘッドから最も高い装置歩留りを与える磁気ヘッドで最適なＴＰopを選定して形成したサーボトラックの様子を模式的に示す。
バイアス記録電流には動作時に全てオーバーシュートを設定し、２０１ａ〜２０１ｃ部ではオーバーシュート量ＩWOV1はバイアス記録電流のベース部ＩWB1と同程度として短いビットを記録し、２０１ｄ部ではバイアス記録電流のベース部ＩWB2の割合を高くして長いバーストパターンを記録した。トラックピッチＴＰopは、図１３の場合に比べ装置の位置決め精度Ｋに相当する分だけサーボ磁化パターン幅ＭＷＷよりも広くなり、サーボトラック境界でのギャップ領域が広がるが、主磁極で記録が決まる従来技術に比べて特に外周でこのギャップ領域が３０〜４０％以下に小さくできており、複数の磁気ヘッドを搭載する装置のサーボパターンとして特に好ましいことが確認された。
そこで実施例１と同様に、図２に関して説明した磁気記録媒体、磁気ヘッドを２枚、４本、及び、５枚、１０本として３．５型磁気記憶装置に搭載し、上記の工程においてＦ0を１８０ＭＨｚとしてサーボ情報を記録した。次いで製造試験工程で、実施例１と同様に、磁気ヘッドの隣接干渉特性、スクウィーズ特性、７４７特性などの特性を評価し、各磁気ヘッドのＭＣＷやスクウィーズ特性に応じてそれぞれ最適のデータトラックプロファイル、線記録密度プロファイルを決定した。さらに実施例１では磁気ヘッドは１本であったが、本実施例では複数本あり、一般にその特性にはばらつきがある。そこで、本実施例では、例えば最も性能（エラーレート）の悪いヘッドに対しては、実施例１で説明したＢＰＩプロファイルを一水準下げ、その代わり最も特性のよいＢＰＩプロファイルを一水準上げて、全ヘッドのエラーレートがほぼ同じになり、所定の面記録密度を満たすように調整した（アダプティブフォーマット）。
本実施例のように複数本の磁気ヘッドがある場合には、磁気ヘッド毎にＭＣＷが異なり、ヘッド毎にサーボトラックピッチとデータトラックピッチは異なるが、それぞれにサーボサーボトラックからデータトラックへの変換式を求めることができる。変換、記録再生に必要なパラメータをメモリに保管、所定の容量の磁気記憶装置とし、その特性を評価した。
（効果）
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドでは、消しにじみΔＥやフリンジ効果が従来型垂直記録ヘッドに比べ約１／３と小さく、磁気記憶装置に複数搭載した磁気ヘッドのトラック幅、ＭＣＷのバラツキを高い割合でアダプティブに吸収することができ、データトラックの半径方向ＴＰＩプロファイルをサーボトラックのＴＰＩに対して磁気ヘッド毎に余裕を持って設定でき、４本ヘッド、１０本ヘッドの場合にそれぞれ平均として、サーボトラック密度で５８０ｋＴＰＩ，５６０ｋＴＰＩ、データトラック密度で５４０ｋＴＰＩ，５１０ｋＴＰＩと、実施例１の１本ヘッドの場合よりは劣るものの、５００ｋＴＰＩ以上の高トラック密度の磁気記憶装置が実現可能であることが確認できた。
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドはＭＣＷのバラツキを小さくでき、さらに本実施例によりデータトラックとサーボトラックを従来技術に比べその差が小さなトラックピットとできたので、実施例１と同様にサーボトラックからデータトラックへの変換式（リファレンスカーブ）を２〜４次式に簡略化でき（従来は５〜７次式）、位置決めに要する計算負荷、複雑な位置決め処理動作を短縮することが可能となった。このため、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載し、さらに本実施例のサーボパターンを有する垂直磁気記録媒体を搭載した磁気記憶装置において、データトラックへのアクセス時間を短縮し、装置のパフォーマンスを２〜３ポイント改善することができた。この効果は、最近その必要性が急増しているエンタプライズ向けの大容量１０本ヘッド搭載磁気記憶装置で顕著であり、好ましかった。
［実施例３］
本実施例では、図３に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによって、図３に関して説明した垂直磁気記録媒体にプリアンブル・サーボ部２０１ａ〜ｃ部が分割されない、別のヌル型サーボパターンを記録した。
（サーボパターン及びその記録方法）
垂直磁気ディスクを予め消磁し、図３に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと共に図１５の構成の２．５型磁気記憶装置に組み込んだ。Ｒ／Ｗチャネル５０９としては、ＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネル方式のものを用いた。また、垂直磁気記録媒体は２枚、磁気ヘッドは４本搭載した。
図７は、本実施例で使用するサーボトラックライタ（ＳＴＷ）の概略図である。ＳＴＷはＨＤＤ密閉チャンバー１１０４を具備し、ＨＤＤ密閉チャンバー１１０４内に上記磁気記憶装置の機構系ＨＤＡ１１０２を設置した。本実施例のＳＴＷは、クロックヘッドを使用する従来のＳＴＷと同様の構成としたが、クロックヘッド１１０８にはマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用い、その駆動には本実施例のサーボ情報記録再生制御部及び図８、図９などに示した駆動手段を用いた。なおエンコーダモータ（ロータリエンコーダ）やレーザ測長器などの外部の位置検出・ポジショナとプッシュピンを用いて位置決めを行なう方式など、その他従来技術の構成としてもよい。
ヘッドＨi（ｉ＝０，１，…，ｍ）毎に実施例２と同様に、最内周ゾーンＺ1において所定の記録パターンを所定の記録密度、サーボクロック周波数Ｆ0など所定の周波数などで記録し、再生出力Ｅ(ｉ，１)，ＭＷＷ(ｉ，１)，ＭＣＷ(ｉ，１)などを評価し、量産時のサーボ関係の歩留りデータを基に決定した適正トラックピッチ算定式に基づき、磁気ヘッドＨi（ｉ＝０，…，ｍ）毎に適正なサーボトラックピッチＴＰ0(ｉ，１)を決定する。
次いで、製造工程での装置歩留りが最も高いパラメータを有する磁気ヘッドを基準ヘッドＨsとして選定し、そのＭＷＷ(ｓ，１)，ＭＣＷ(ｓ，１)，ＭＲＷ(ｓ，１)から決めたトラックピッチＴＰop(ｓ，１)を用いて、図１７に示すように、実施例１，２と同様にゾーン１でサーボ情報の記録を行なった。このトラックピッチをＴＰopとする。
本実施例の、プリアンブル・サーボ部２０１ａ〜２０１ｃ部が分割されないサーボパターンは以下のように記録される。まずサーボトラック記録工程(1)では、サーボゲートからの信号に基づき、２０１ａ部の記録に先立ちｔ1前にＳＴＯ駆動電流ＩSTOに通電し、そのｔ1後に適宜所定の周波数のバイアス電流をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアに通電して２０１ａ〜２０１ｃ部を記録し、更にそのｔ0後にサーボバーストパターン２０１ｄのＡ部を記録した。最後に、ｔ3、サーボバーストＢ記録に必要な時間、及び遅延時間ｔ4経過後に２０１ｅ部を記録し、そのｔ2後にＳＴＯ駆動電流をゼロとした。ここで、バイアス記録電流のオーバーシュート設定は図１６と同じとし、マイクロ波駆動電流のオーバーシュート設定は図１３と同じとした。実施例１，２と同様にバイアス電流の周波数はＦ0、サーボバーストパターン記録時にはＦ0／２としてサーボ情報を記録した。
サーボ情報を一周記録したのち、サーボライト工程(2)で、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドをトラックピッチＴＰopの半分だけトラック幅方向に移動し、サーボゲートに従って２０１ｄのＢバースト部のみにバイアス記録電流を通電してサーボ情報の記録を行なった。ただし、ＳＴＯ駆動電流はＢバースト記録電流オンのｔ1前に通電を開始し、バイアス記録電流オフのｔ2後にはオフとした。ここでｔ0〜ｔ4には実施例１，２と同じ値を用いた。以下、磁気ディスクが回転する毎に、サーボトラック記録工程(3)，(4)，(5)，…などにより、トラック１，２，３，…を順次形成した。
ゾーン１でサーボ情報の記録完了後、実施例１，２と同様にゾーン２，ゾーン３，…と、全ゾーンに、各ヘッドとも共通のサーボトラックピッチＴＰopで、ヘッドＨiによりサーボ情報の記録を行なった。ただし、量産時の工程と同様に、実験的に求めておいた変換式を用いて最内周ゾーンＺ1の値から、ゾーンＺj毎に最適なＴＦＣ投入電力値ＰTFC(ｉ，ｊ)、最適バイアス記録電流値ＩWB(ｉ，ｊ)、及び最適ＳＴＯ駆動電流値ＩSTO(ｉ，ｊ)を求め、これらの値を図１０のパラメータテーブルに纏めてメモリに保管し、適宜所定のパラメータをレジスタにコピーし、垂直磁気記録媒体の全ゾーンにサーボ情報を記録した。
本実施例の磁気記憶装置において、実施例２と同様に、サーボ情報記録後に磁気記憶装置の製造試験工程を実施する。製造試験工程では、磁気ヘッドの隣接干渉特性、スクウィーズ特性、７４７特性などの特性を評価し、最適なデータトラックプロファイル、線記録密度を決定し、サーボトラックプロファイルからの変換式を求めた。次いで、この変換式に従って磁気ヘッド毎、ゾーン毎にデータトラックプロファイルを決定し、所定の面記録密度を満たす範囲で、全ゾーン、全ヘッドのエラーレートが均一となるように、ゾーン、磁気ヘッド毎に最適のトラック密度、最適な線記録密度プロファイルを決定し（アダプティブフォーマット）、変換、記録再生に必要な所定のパラメータをメモリに保管し、所定の容量の磁気記憶装置として特性を評価した。ここで、ＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネルでは、エラー訂正後のエラーレートしか測定できない。一般にエラー訂正後のエラーレートは発生確率が極めて小さい（１０-9程度）ために、製造試験での短時間評価においてはエラーレートを正確に評価できない。そこで本実施例では、エラーレート訂正能力を制限し、意図的にエラーが起こりやすい条件で評価した。
以上の工程によって、シームレスなＩＳＧ部やＳＡＭ部は、トラック境界での分離を除き、トラック幅方向に連続するパターンとなって記録されている。また全てのパターンは、図示したように、正、負の磁化の総和がゼロとなるように選定した。以上により、サーボ部２０１における正（＋）負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、サーボ部全領域において、シームレスでしかも最後部にフットプリント残存部が存在しない記録ビットから構成された、等ピッチのサーボパターンが記録できた。
（効果）
サーボ信号は、図１５の磁気記憶装置でヘッド駆動制御装置５０８とＲ／Ｗチャネル５０９の間の再生信号のライン５１３に差動プローブをあて、サーボトリガをかけてオシロスコープで波形を観察すればその様子を確認できる。図１８に、本実施例と実施例２の２０１ａ〜２０１ｃ部における記録磁化状態の比較図と、半径方向に位置を変えてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの再生素子で再生したときの位置誤差信号（ＰＥＳ）のＳ／Ｎを示す。いずれもサーボに必要な信号Ｓ／Ｎである１３ｄＢよりも高いＳ／Ｎを有するが、本実施例のシームレスパターンは、トラック中心で実施例２のシームドパターンに比べ、５ｄＢ程度高い信号Ｓ／Ｎが得られることが確認された。２０１ｅ部の信号についても同様であった。
以上のように本実施例のサーボパターン記録方式では、利得基準ＩＳＧ部２０１ａ、サーボセクタマーカー同期部２０１ｂ、さらには半径方向の正確な位置情報を得るためにサーボクロックの周波数で記録されるヌルサーボバーストパターンなど全てのパターンが分割されておらず、しかも精度高く同位相で記録される。このため実施例１のシームドパターンの信号に比べその信号品質及び位相精度が高く、特に位相精度が重要なヌルバーストサーボパターン方式において、オントラック時の位置決め精度が実施例１に比べて高く、サーボトラック密度で７９０ｋＴＰＩ以上、データトラック密度で７３５ｋＴＰＩ以上を達成でき、好ましかった。
本実施例では、５４００ｒｐｍの２．５型装置において、サーボ周波数Ｆ0を９０ＭＨｚ，１１０ＭＨｚ，１３０ＭＨｚ，１６０ＭＨｚ，１９０ＭＨｚ，２２０ＭＨｚ，２５０ＭＨｚとしてサーボパターンを記録したが、１１０ＭＨｚ以上で、Ｏ／Ｗ特性、耐熱揺らぎ特性、フォーマット効率が改善され、２２０ＭＨｚ以下であれば信号品質（信号ジッタ）劣化もそれ程大きくなく、バランスのよいサーボバーストパターンが得られることが確認され、フォーマット効率を２〜３ポイント改善できた。本実施例ではＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネルを用いたが、これによりリードソロモン符号によるＲＳチャネルに比べ１桁程度のエラーレート改善が得られた。
［実施例４］
本実施例では、別のサーボバーストパターンと、外部測長系を用いずに磁気記憶装置自身が備える磁気ヘッドとアクチュエータでサーボ情報を記録するセルフサーボライト（ＳＳＷ:Self Servo Write）方式によるその記録プロセスについて説明する。なお、本実施例においても、実施例３と同様にＲ／Ｗチャネル５０９としてＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネル方式のものを用いた。
（サーボパターン及びその記録方法）
図１９に示すＳＳＷ方式のサーボトラックライタにより、図１５に示した磁気記憶装置の磁気記録媒体にサーボ情報を記録する方法について説明する。ＳＳＷは、図１５に示した磁気ディスク装置内の各構成要素を使用して、自ら記録したパターンを参照し、その信号から得られる時間的、空間的情報を使用して、時間的（周方向におけるタイミング制御）、空間的（半径方向における位置制御）な制御を行いながら、リード・ライト・オフセットだけ半径方向にずれた位置に、次のサーボパターンを磁気記録媒体に記録する方法である。以下に、本形態のサーボライト方式により、図１５の磁気記憶装置の制御ボード５１２上の回路を使用せず、ＳＴＷ駆動制御部１１０３が磁気記憶装置の機構系１１０２の内部機構を直接に制御して磁気記録媒体にサーボ情報（サーボパターン）を書き込む場合について説明するが、外部回路が行っていた機能を制御ボード５１２上の内部回路自体に組み込んで本形態のサーボライトを実行することも可能である。
ＳＴＷ駆動制御部１１０３は、ＳＳＷ全体を制御するＳＳＷコントローラによりマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド５０３の位置決め制御及びサーボパターン生成の制御など本形態のＳＳＷを制御、実行する。予めメモリに記憶されたマイクロコードに従って動作するマイクロプロセッサＭＰＵによって構成されるＳＳＷコントローラは、複数の磁気ヘッドの中からデータ・アクセスが行われる１つの基準ヘッド（Propagation Head）を基準としてヘッド駆動制御装置５０８で選択し、選択されたヘッドにより再生される再生信号を一定のゲインで増幅し、サーボ情報記録再生制御部に送る。これに基づいてサーボ情報記録再生制御部で生成される記録信号（サーボ・データ）はヘッド駆動制御装置５０８で増幅され、上記位置決めには使われない、基準ヘッド以外のヘッド（Non Propagation Head）も含めて全ての磁気ヘッドに転送され、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド５０３に通電し、磁気記録媒体５０１にサーボパターンを記録する。
以上のように、磁気ディスク装置が主にその内部回路を用い、主にそれ自身の機構・回路でサーボパラーンを自己記録するＳＳＷ方式においては、専用の外部サーボトラックライタのようにスピンドルモータを精密に制御することが困難であり、磁気ディスクの回転速度のふらつき（回転ジッタ）が存在する。また、これを補正する際の各種信号雑音の影響の問題もある。本実施例では、下記の２通りの方法を用いてこれらの抑制を行ないつつ、サーボ情報の記録を行なった。
（Ａ）同心円状シードパターン形成法
本方法では、サーボ情報を記録する際に位置決めの基準となるシードパターン（ベースパターン）として、数本ないし数十本の同心円状パターンを形成する。
まず、キャリッジを内周ストッパに押し付け、基準ヘッドＨsを磁気記録媒体の最内周部分に位置決めする。次いで、スピンドルモータが一回転に一回発生するインデックス信号を基準に、所定のクロック周波数で、所定の数の基準パターン（セクタ）からなる同心円状の初期サーボトラックを、押し付け力を調整しつつ内周ストッパの弾性変形を適宜利用することで、位置決めの基準となるシードパターンを複数本形成する。インデックスを基準にしてセクタ番号を順番に付与しておき、磁気記憶装置のＲ／Ｗチャネルを利用してＨＤＣ／ＭＰＵにより各パターンの検出タイミングが決定できるようにした。このシードパターンは、スピンドルモータの回転ジッタのために通常不等間隔になっている。そこで、シードパターンを構成する各基準パターンを複数回再生し、パターン間隔の平均値を算出し、新たなサーボトラックを記録するときの目標値を算出した。次いでこのシードパターンを再生しながら、Ｒ／Ｗオフセット量だけ外周側半径方向に離れて設置されているマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用い、回転ジッタの影響などを補正しつつ、位相の揃った新しい基準パターンをシードパターンの外周側に記録し、所定の仕様のサーボパターンを形成した。なおこの補正は、シードトラック基準パターンを検出したタイミングと目標値とのずれを調整するようにＰＩＤ制御により修正されたクロック周波数で、セクタ毎に調整された遅延時間毎に記録することで行なった（補正値テーブル）。
次いで、上記の最終形態のサーボパターンを再生素子で再生し、各サーボセクタを検出した所定の（補正済み）タイミング信号をサーボゲート信号とし、パターン記録時のタイミング誤差が伝播しないようにタイミング時間、クロック周波数を補正しつつ、上記最終形態のサーボパターンを、以下に述べる工程でマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにより、更に外周側に正確にコピー（記録）する。同様に記録ヘッドを外周側に順次移動させながらサーボパターンを書き進めることによって、磁気記録媒体全体に図２０に示すように、放射状にサーボパターンを記録する事ができる（自己伝播）。
（Ｂ）スパイラルパターン形成法
本方法では、同心円状のサーボ情報を記録する際に位置決めの基準となるシードパターン（ベースパターン）として、数本ないし数百本程度のスパイラル状パターン（マルチスパイラルパターン）を形成する。簡単のため、図２１には２本のマルチスパイラルパターンの例を示すが、この図に従い本方法の概略について説明する。
まず、キャリッジを内周クラッシュストップ１１０１に押し付け、基準ヘッドＨsを磁気記録媒体の最内周部分に位置決めする。次いで、スピンドルモータが一回転に一回発生するインデックス信号を基準に、所定のクロック周波数で複数の同心円状クロックトラック１１０６を形成し、次いで、（Ａ）の方法と同様の処理を行う事により、間隔、位相の揃った標準クロックパターンを複数形成した。次いで本標準クロックパターンを適宜再生し、スパイラルパターンの記録を開始するタイミング信号を生成し、所定の半径位置を基点とし、外周に向かって同期部、バースト部から構成され十〜三十回巻きの螺旋状サーボパターン（スパイラルパターン）１１０５を、２００本〜５００本等速で記録する（マルチスパイラルパターン）。同期部には、バースト部（Servo Burst）の検出タイミング(Sync Mark)や位置データなどを記録した。また、予め実施例３と同様に、図１０のように記録パラメータのプロファイルを求めておき、スパイラルパターン記録時の磁気ヘッド位置（矢印１１０７方向の磁気ヘッド移動速度×移動時間）に応じてＴＦＣ投入電力、ＳＴＯ駆動電流、バイアス記録電流などの記録パラメータを調整した。なお、外周に基準信号を設け、外周から内周に向かってスパイラルパターンを記録してもよい。
次いで、再生素子でこのマルチスパイラルパターンを適宜読み取って、磁気ヘッドの位置決め、位置決め時の線形性を確保しつつスパイラルパターンとサーボパターンとの対応付けを行う。さらにスパイラルパターンからの（補正）タイミング信号をサーボゲート信号とし、（Ａ）の方法と同様に回転むら、クロック周波数などの補正を行い、以下の工程により図２０に示すように放射状にサーボパターンを磁気記録媒体全周に記録した。なお、スパイラルサーボパターンの一つを基準信号としてもよい。
以下に、本実施例によるサーボパターン記録工程の詳細について（Ａ）の方法を例に説明する。
磁気ディスク装置へのサーボ情報記録時の典型的な回転数は、１．８型、２．５型装置では５４００ｒｐｍ、３．５型装置では７２５０ｒｐｍ、エンタプライズ用の３．５型装置では６０００ｒｐｍとした。また、磁気ディスクのフラッタ、磁気ヘッドのサスペンションなどの振動を抑制するために、スライダのＡＢＳ面を空気、Ｈｅ環境でほぼ同程度に浮上するように設計し、装置に一時的にＨｅを充填してサーボ情報を記録すれば特に好ましい。
ＳＳＷでは、その初期シーケンスにおいて、ゾーンＺ1内周側のクラッシュストップ１１０１にアクチュエータを押し付けて、一定周波数のパターン（All-oneパターン）をヘッドＨi（ｉ＝０，１，…，ｍ）毎に記録する。なお、垂直磁気記録媒体は予め消磁した。次に、各ヘッドにおいて、ＶＣＭ電流値を変化させることにより各磁気ヘッドの位置を微調整してAll-oneパターンの再生振幅を取得することで、記録素子と再生素子の相対距離（以下、Ｒ／Ｗオフセットという）、及び記録されたトラックでの出力Ｅ(ｉ，１)，ＭＷＷ(ｉ，１)，ＭＣＷ(ｉ，１)を学習する。次いで、実施例３と同様に、量産時のサーボ関係の歩留りデータを基に決定した適正トラックピッチ算定式に基づき、磁気ヘッドＨi（ｉ＝０，…，ｍ）毎に適正なサーボトラックピッチＴＰ0(ｉ，１)を決定する。次いで、製造工程での装置歩留りが最も高いパラメータを有する磁気ヘッドを基準ヘッドＨsとして選定し、そのＭＷＷ(ｓ，１)，ＭＣＷ(ｓ，１)から決めたトラックピッチＴＰop(ｓ，１)をＴＰopとする。
以下、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにより図２２の右方向に、本実施例の４ビットバーストサーボパターンを記録して行くプロセスについて、タイミングチャートを用いて詳細に説明する。
ゾーンＺ1でのサーボトラック記録工程(1)では、サーボゲート信号に基づき、２０１ａ部記録のｔ1前にＳＴＯ駆動電流を通電し、次いでそのｔ1後にサーボ周波数Ｆ0のバイアス記録電流をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアに通電し、２０１ａ〜２０１ｃ部を記録した。記録完了のｔ0後にＦ0／２の周波数で２０１ｄのサーボバーストパターン部Ａを記録し、記録電流をオフにする。Ｂ，Ｃ，Ｄバースト記録に要する時間、ｔ3及びｔ4の合計時間経過後にリング型磁気コアへのバイアス記録電流通電を再開し、非同期振動ＲＲＯ情報などを２０１ｅ部に記録し、記録完了のｔ2後にＳＴＯ駆動電流の通電を中止した。バイアス電流の周波数はサーボバーストパターン記録時にはＦ0／２とし、その他はＦ0とした例を示したが、サーボバーストパターン記録時にもＦ0としてビット数を多くした方が、サーボ信号品質、フォーマット効率上、好ましかった。
サーボ情報を一周記録したのち、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドをトラックピッチＴＰopの半分だけトラック幅方向に移動し、サーボライト工程(2)において、サーボゲートに従って工程(1)と同様にＳＴＯ駆動電流を通電し、そのｔ1後に周波数Ｆ0のバイアス記録電流をリング型磁気コアに通電し、トラック１の２０１ａ〜２０１ｃ部下半分に重ね書きした後、記録電流をオフにする。次いで、ｔ0，Ａ，Ｂバースト記録に要する時間、及びｔ3経過後に、前記周波数でバイアス記録電流をリング型磁気コアに通電してサーボバーストパターンＣを記録し、通電を終了する。最後に、Ｄパターン記録に必要な時間及びｔ4経過後に、周波数Ｆ0のバイアス記録電流をリング型磁気コアに通電し、非同期振動ＲＲＯ情報などを２０１ｅ部のトラック下半分に重ね書きした。記録完了ｔ2後にＳＴＯ駆動電流もオフにした。
以下、磁気ディスクが回転する毎に、サーボトラック記録工程(3)，(4)，(5)，…などにより、サーボトラック１，２，３，…を順次形成した。また、２０１ａ〜ｃ部はトラック幅方向に、記録にじみによる分断を除き連続するパターンとなって記録されている。なお、トラック番号部分は位相シフト方式によって符号化し、全てのパターンは、図示するように、正、負の磁化の総和がゼロとなるように選定した。以上において、ｔ0〜ｔ4の役割は実施例１〜３と同様である。なおｔ1，ｔ2は１ｎｓ程度であり、またｔ3，ｔ4は録磁化状態の半月状の歪に起因して遅れる位相ずれ分を加味して決定したが、プリアンブルを各１ビット記録するに必要な時間とすれば充分であった。これらは事前に磁気ヘッド、ゾーン毎に標準値を実験的に求めて図１０に示すパラメータテーブルに格納され、記録時には必要に応じて、図１５に示したヘッド駆動制御装置に設けたレジスタに保管される。これらの値は媒体ごとに所定のプログラムで再評価し、チューニングすればさらに好ましい。
なお、（Ｂ）の方法の場合には、マルチスパイラルパターンのサーボバースト信号の、時間フレーム毎の振幅値を用いた位置誤差信号（ＰＥＳ）演算を行い、ＰＥＳ情報に基づいてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの位置制御（トラッキング）を行い、（Ａ）の方法と同様に回転むら、クロック周波数などの補正を行い、上記の工程により図２０に示すように放射状にサーボパターンを磁気記録媒体全周に記録した。半径方向の磁気ヘッド移動速度がばらつき易い場合には、トラッキングを（Ａ）の方法と併用して伝播誤差を低減してもよい。
以上の工程により、垂直磁気記録媒体のサーボ部２０１における正（＋）負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、サーボ部全領域において、分断されておらず、しかも最後部にフットプリント残存部が存在しない記録ビットから構成され、等ピッチの４バーストバーストサーボパターンを記録できた。
（磁気記憶装置）
実施例１〜３と同様に、１．８"ガラス基板上に図４に関して説明した構成の各層を形成した１．８型垂直磁気記録媒体を２枚、図４に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを４本、１．８型磁気記憶装置に搭載し、１気圧のＨｅ充填環境で、Ｆ0を１２０ＭＨｚとして上記の工程によりサーボ情報を記録し、Ｈｅを空気に置換してシールした後に、実施例２，３と同様に製造工程でアダプティブフォーマットによってデータトラックを決定し、磁気記憶装置として特性を評価した。
本実施例においては、実施例３と同様にＲ／ＷチャネルとしてＬＤＰＣ符号を用いた非ＲＳチャネル方式のものを用いたので、エラー訂正後のエラーレートしか測定できない。そこで、オフトラック時のセクタ不良率を用いてオフトラックマージンを以下の様に評価してＴＰＩ／ＢＰＩを決定した。すなわち、中央の記録トラック（自己トラック）に対し、両方の、片側から攻め込み量を変えながら、隣接トラックを種々の線記録密度ＢＰＩで記録し、エラー訂正後のセクタ不良率を測定し、このセクタ不良率とトラック位置の関係、いわゆるバスタブカーブを求め、セクタ不良率が５０％になるバスタブカーブ幅からオフトラック耐力ＯＴＣ（Off-track Capability）を評価する。
本実施例では、中央の記録トラックに対し予め決めておいた幾つかの線記録密度ＢＰＩで、（ａ）隣接トラックにデータを所定の回数記録した時に、ＯＴＣが０以上確保できているかどうか（ＡＴＩマージンテスト）、（ｂ）自己トラック及び隣接トラックを最大許容量だけ位置ずれさせて記録した時に、自己トラックのＯＴＣが０以上確保できているどうか（スクウィーズマージンテスト）、（ｃ）位置ずれを起こしていない状態で両隣接トラックにデータを記録した時に、ＯＴＣが所定のオフトラックマージン以上確保できているかどうか（オフトラックマージンテスト）、の各マージンテストを行なった。
本実施例では、上記マージンテストに合格した、線記録密度とトラック間隔（ピッチ）からＢＰＩ，ＴＰＩを求め、その中で最大の面記録密度を与えるものを最適ＢＰＩ，ＴＰＩとした。
（効果）
本実施例のＳＳＷ方式では、外部のポジショナやクロックヘッドを使用する専用のＳＴＷとクリーンルームとを使用する方法と比較して、製造コストの低減化を図ることができた。また、磁気記録媒体と磁気ヘッドの半径方向の相対位置を常に観測しながら、サーボパターンを書き込むことができる方法であるため、高い書き込み精度を得ることができた。ＳＳＷにおいて基準となるベースパターンの信号品質は非常に重要で、図１１や図４０で示したように、書きにじみ、消しにじみ、フリンジの大きな従来技術によるパターンを内周から外周に自己伝播すると、サーボ信号の品質は次第に劣化してしまう。本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録方式によれば、伝播されるサーボパターンの品質が高く、磁気記録媒体全体で優れたサーボ信号品質が保てるので、ＳＳＷに好適であった。
サーボバースト部をサーボ周波数Ｆ0／２で記録した本実施例の４バーストサーボパターンを有する磁気記憶装置では、Ｈｅ充填による特性改善効果が認められ、（Ａ）の方法の場合に、１０３０ｋＴＰＩのサーボトラック密度、９３０ｋＴＰＩのデータトラック密度、（Ｂ）の方法の場合に、９８０ｋＴＰＩのサーボトラック密度、８８５ｋＴＰＩのデータトラック密度が達成できた。なお、Ｈｅを充填しないでＳＳＷを実施した場合でも、例えば（Ａ）の場合に、９９０ｋＴＰＩのサーボトラック密度、８９５ｋＴＰＩのデータトラック密度と良好な特性が得られた。
しかもサーボバーストパターンをシームレスにできたので、パターンが分割された実施例１のサーボ信号に比べ、（Ａ）、（Ｂ）いずれの場合にも、５ｄＢもその信号品質が高く、信号Ｓ／Ｎが重要な４バーストサーボパターン方式において、シーク時などの位置決め精度が実施例１に比べて更に１０ポイント程度高く、パフォーマンス向上の点でも好ましかった。
さらに、Ｈｅを筐体内に充填、サーボバースト部をサーボ周波数Ｆ0で記録してフォーマット効率を損なうことなく、サーボセクタ数、サンプリング数を５００以上に増やした本実施例の１．８型磁気記憶装置では、ＰＣに設置したスピーカからの振動や、隣接して設置したＨＤＤからの回転振動などの外乱起因による動作不良を抑制出来、同条件において従来技術で認められた１０ポイント程度のパフォーマンス低下を抑制でき、情報家電ＣＥ(Consumer Electronics)用途として特に好ましいことが確認された。
［実施例５］
本実施例では、統合サーボパターン、該サーボパターンを記録した垂直磁気記録媒体、及び磁気記憶装置について説明する。
（統合サーボパターンとその記録方法）
統合サーボパターンは、図２３及び図２４に示すようにサーボトラックマーク、位置誤差信号、及びトラックＩＤ等の位置情報、の一部又は全部を、選択された数学的特性を有する符号化ビットからなる領域（シーケンス）とし、さらに隣接領域（シーケンス）に対して信号読み出しの振幅を介してデータトラックの中心に対する位置誤差信号を提供することができるサーボ情報である。実施例１〜４では、サーボ信号が周期的信号（All-one）から構成されるのに対し、この方式においては、サーボ信号が符号化ビットからなる非周期的信号からなるが、いずれの方式においても領域間における信号読み出しの振幅の差からトラックの中心に対する位置誤差信号を得るという点では同じである。本実施例では、図１７などで説明したサーボ記録の工程をそのまま適用し、サーボバースト部を符号化ビット列で記録することにより、実施例１〜４と同様にして統合サーボパターンを記録した。
（効果）
本実施例の統合サーボパターンは、サーボトラック内において図１７に示したように継ぎ目のないパターンで構成され、図２３及び図２４に示すように、サーボトラックマーク、位置誤差信号、及びトラックＩＤ等の位置情報、の一部又は全部が、選択された数学的特性を有する符号化ビットからなる複数の領域（シーケンス）で構成される。そして、隣接領域（シーケンス）に対して信号読み出しの振幅を介してデータトラックの中心に対する位置誤差信号を提供することができ、実施例１〜４のサーボ領域に比べ約半分程度の領域しか必要とせず、しかも高い位置誤差信号を提供することができる。
このため、本実施例の超高速回転版の２．５型磁気記憶装置（２０ｋｒｐｍ）及び３．５型磁気記憶装置（１５ｋｒｐｍ回転）に、本サーボパターンを具備した１．８"及び２．５"垂直磁気記録媒体をそれぞれ２枚、３枚搭載して製造工程で調整、特性を評価したところ、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを複数本搭載したにも関わらず、１本搭載した実施例１と同様にサーボトラック密度で６００ｋＴＰＩ、データトラック密度で５４０ｋＴＰＩの狭トラック記録密度を達成できた。さらにサーボバースト信号とサーボ関係の各種情報を共有しているため、フォーマット効率が高く、サーボ領域を全体の１〜２％にまで圧縮でき、装置容量を３ポイント程度高めることが出来た。
［実施例６］
本実施例では、図２〜４に示したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによって、図２〜４に関して説明した垂直磁気記録媒体に更に別のサーボパターンをメディアサーボライタにより記録する方法について説明する。
（メディアサーボライタ）
メディアサーボライタの基本的な構成は図７に示したサーボライタと同様であり、ロータリポジショナー（エンコーダモータ）と呼ぶ外部位置決め機構、あるいはレーザ測長器と、基準信号又は基準時間信号を供給するクロックヘッドを用いる。ただし、図２５に示すように、図７に示した１１０２の機構部を独自の構成とすることにより、高品位のサーボ情報を一度に多数の磁気記録媒体に低コストで記録することができる。
すなわち、本メディアサーボライタにおいては、図７と同様に、アクチュエータ５０６と直結され、全磁気記録ヘッド（ヘッドスタックアセンブリ（ＨＳＡ:Head Stack Assembly））の回転角度を測定するロータリエンコーダを内蔵するロータリーポジショナー（図示せず）によりアクチュエータの位置を検出し、検出位置と目標位置との誤差をロータリーポジショナーにフィードバックしてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド５０３を目標位置に追従させる。この追従状態において、スピンドル１２００の最下部に予め設けておいたクロックパターンディスク（図示せず）から、図７と同様のクロックヘッド（図示せず）を用いて読み出したクロック信号に同期しながら、サーボ情報記録再生制御部のパターン生成器が発生するサーボ情報を磁気ヘッド５０３で以下のように記録する。なおここで、スピンドル１２００、及びそれを駆動するスピンドルモータに直結してエンコーダを設け、垂直磁気記録媒体の回転角を測定してもよい。
本実施例のメディアサーボライタは、Ｈｅ充填機構、Ｈｅ密閉カバー１２０１、ＭＣＷ，ＭＷＷ，ＭＲＷが同程度で、Ｈｅ環境下で４ｎｍ以上１２ｎｍ以下の浮上量で安定浮上するＡＢＳ面及びＴＦＣ素子を有するマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド５０３、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド駆動制御装置５０８、ＳＴＷ駆動制御部１１０３、及び５〜５０枚の磁気ディスク３０を、ディスクフラッタ抑制板１２０３（図２６）を介して固定できる両持ち構造のスピンドルを少なくとも具備する。なおスピンドルは両持ち構造とすることが望ましい。
ここで、磁気記憶装置に本垂直磁気記録媒体を搭載するときは磁気ヘッドのＭＣＷ，ＭＷＷ，ＭＲＷなどは製造プロセスによってばらつくので、例えばサーボライタ用に、高ＴＰＩ、中ＴＰＩ、低ＴＰＩ用の３種類のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを準備し、そのばらつきを吸収できるように３種類のサーボ情報を具備した磁気記録媒体を製造することが好ましい。なお、実際に磁気記憶装置に組み込んだときに、関係する記録条件の値などを垂直磁気記録媒体の所定の領域に記録しておき、装置実装時に磁気記憶装置にコピーすることが望ましい。
代表的な磁気ヘッドスライダの浮上特性を図２７に示す。垂直磁気記録媒体としては、３．５"の磁気ディスクを用いた。図の横軸は媒体の半径位置、縦軸は浮上量である。Ｈｅ充填圧を０．５気圧、０．７気圧、１気圧とし、媒体の回転速度を５．４ｋｒｐｍ、７．２ｋｒｐｍ、１２ｋｒｐｍとして浮上特性を計測した。
スピンドルを両持ち構造とすることでカバー側の磁気ディスクの回転ブレを抑制でき、さらにディスクフラッタ抑制板１２０３により磁気ディスクのフラッタ振動を１桁程度抑制できる。なお、ディスクフラッタ抑制板１２０３は磁気記録媒体最下面、最上面にも設置する方がより好ましい。また、サスペンション５０４には振動抑制用ダンパ１２０４を設け、さらにサスペンションにデュアルステージアクチュエータやマイクロアクチュエータを設けたもの、もしくはマイクロアクチュエータを具備したスライダを用いることでヘッド駆動時の制御性が向上した。
本実施例のように多数の磁気記録媒体に一度に記録する場合には、サーボ情報を記録するときに記録デューティ比が非常に高く、磁気ヘッド駆動制御装置５０８は著しく発熱する。このサーボ情報連続記録の状態から、ヘッドを一箇所に止め、トラックピッチの調整や、サーボゲインの更新等を行なうために連続再生の状態になると、温度が急速に低下する。このため、ヘッドアームが熱膨張により変形し、この直流的な偏差が磁気記録媒体に記録されてしまうため、記録再生のデューティ比を調整して温度変化を抑制する必要がある。本実施例では、更にこの影響を極小化するために、磁気ヘッド駆動制御装置５０８を、冷却機能を設けた冷却板１２０５に設置し、極力アーム部とは熱的に絶縁すべく磁気ヘッドとＦＰＣ５０７で接続することで、記録の割合が高い場合にでもアーム部の温度変化を±１℃程度に抑制できた。
（マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド）
まず図２〜４に示した基本構造で、ＳＴＯを図２８に示す構成としてマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを作製した。すなわち、Ｆｅ0.4Ｃｏ0.6，Ｆｅ0.01Ｃｏ0.99，Ｃｏ0.8Ｉｒ0.2などの負の垂直磁気異方性を有する磁性合金、ＣｏＦｅＧｅ，ＣｏＭｎＧｅ，ＣｏＦｅＡｌ，ＣｏＦｅＳｉ，ＣｏＭｎＳｉなどのホイスラー合金、あるいはＣｏ／Ｆｅ，Ｃｏ／Ｉｒ，Ｃｏ／Ｎｉ，ＣｏＦｅＧｅ／ＣｏＭｎＧｅなどの磁性人工格子などからなり、反磁界も加味してその磁化が実効的に面内に配向しやすいＦＧＬ１７２と、膜面内方向に磁化が配向するようにした磁性膜からなるスピン注入層１７４を、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの非磁性導電性材料からなり膜厚を１〜４ｎｍとした非磁性中間層１７３を介してＦＧＬ１７２とスピン注入層１７４の磁化が反強磁性的に結合するように構成した。矢印１７６，１７７は、反強磁性的に結合しているＦＧＬ１７２とスピン注入層１７４の磁化である。なお、実施例３や通常のＳＴＯとは逆にＦＧＬ１７２からスピン注入層１７４側に駆動電流を流すことで、ＦＧＬ１７２だけでなくスピン注入層１７４の磁化も反強磁性結合しつつ高速で回転する構成とした。
ここで、スピン注入層にはＦＧＬと類似の材料を用い、さらにＦＧＬよりも膜厚を薄くする、またＦＧＬを材料起因の磁気異方性磁界の大きさとスピン注入層の膜面垂直方向の実効反磁界が逆方向でほぼ拮抗するように設計することで、高い周波数でもより安定に発振させることができることを確認した。スピン注入層１７４とＦＧＬ１７２の膜厚は３〜３０ｎｍとすれば安定に結合し、同時に高速回転するので好ましい。図中、１７１及び１７５は、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒなどからなる単層薄膜、合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜による下地層及びキャップ層で、その膜厚は厚い方が好ましいが、記録ギャップ長との兼ね合いで適切な膜厚が設定され、１〜１５ｎｍとすれば充分な効果が得られた。
以上のように、ＦＧＬだけでなくスピン注入層の磁化も高速で回転する本構成のＳＴＯは、直線偏光に近いがＳＴＯ直下で１０％程度高い発振磁界、１０〜２０％程度高い磁界勾配を有するので、強いバイアス記録磁界を発生できる図２〜４のリング型磁極との相性は特に優れていた。実際、図２８に示す素子構造で、ＦＧＬ１７２を膜厚１２ｎｍのＦｅ／Ｃｏ磁性人工格子薄膜、スピン注入層１７４を膜厚９ｎｍのＮｉ／Ｃｏ磁性人工格子としてＦＧＬよりもその膜厚を薄くしたものを膜厚３ｎｍのＣｕを挟んで積層した構造とし、図２〜４に示したリング型磁極と組み合わせ、磁極２２，２４でＳＴＯに通電できる構成とした。記録ギャップ長ＧLは４５ｎｍ、磁極２２先端からＦＧＬ表面までの距離は１５ｎｍ、ＳＴＯ素子高さは４０ｎｍとした。ＦＧＬ幅ＷFGLは、図２〜４に関して説明したように、３６ｎｍ（図２）、２８ｎｍ（図３）、２０ｎｍ（図４）とした。
（サーボパターン及びその記録方法）
本実施例の場合には、予め厳密な選別によって全磁気ヘッドの再生出力Ｅ，ＭＷＷ，ＭＣＷ，ＭＲＷなどの特性を揃えることが可能であるので、ばらつきのない理想的なサーボパターンを記録できる。本実施例のメディアサーボライタによるサーボパターンの記録工程について、４バーストパターンのサーボパターンを記録する場合の工程図を図２９に示す。
予め消磁した垂直磁気ディスク４０枚を、フラッタ抑制板１２０３を介してスピンドルモータ１２００の回転軸に固定し（図２６）、カバー１２０１を設置して内部をＨｅで置換し、０．７気圧とした（図２５）。次いで、スピンドルモータを所定の回転数で回転駆動し、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを磁気ディスク上に浮上させて、サーボ領域に実施例１〜３で説明したのと同様の方法で所定のパターンを記録する。本実施例では、外周から内周にサーボ情報を記録した。また、ＴＰopは図２の場合、図３の場合、図４の場合で、それぞれ４４ｎｍ，３５ｎｍ，２６ｎｍとした。
サーボトラック記録工程(1)では、プリアンブルパターン記録のタイミングよりもｔ1前にＳＴＯ駆動電流ＩSTOを通電し、そのｔ1後に適宜所定の周波数でバイアス記録電流をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアに通電する。これにより、プリアンブル・サーボ部２０１ａ〜２０１ｃを記録した。このｔ0後にサーボバーストパターン２０１ｄのＡバーストパターンを記録した。次いで、Ｂバーストパターン記録時間、所定の遅延時間ｔ3、Ｃバーストパターン記録時間、Ｄバーストパターン記録時間及び遅延時間ｔ4経過後に、プリアンブルと同位相のポストサーボ部２０１ｅを記録した。ＳＴＯ駆動電流はＡバーストパターン記録後、遅延時間ｔ2後に通電を中止し、ポストサーボ部２０１ｅの記録タイミングよりｔ1前に再度通電した。２０１ｅ記録終了直後にバイアス記録電流通電を停止して記録を中止し、所定の遅延時間ｔ2後にＳＴＯ駆動電流の通電を中止した。
遅延時間ｔ3は、後の工程(3)でＢバーストパターンを記録する際に工程(2)で記録されたＣバーストパターンを実質的に減磁しない時間である。また、遅延時間ｔ4は、後の工程(4)でＤバーストパターンを記録する際に工程(3)で記録されたポストサーボ部パターン２０１ｅを実質的に減磁しない時間である。
この工程により、トラック１のサーボバーストパターンは、各ビットが連続した磁化状態で記録される。図には、バイアス電流の周波数はサーボバーストパターン記録時にはＦ0／２とし、その他はＦ0とした例を示したが、実施例５と同様にサーボバーストパターン記録時にもＦ0とした方がフォーマット効率上、好ましかった。
サーボ情報を一周記録したのち、アクチュエータを駆動してマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを、磁気記憶装置で最も高い歩留りが得られる所定のトラックピッチＴＰopの半分だけトラック幅方向に移動してサーボライト工程(2)を開始する。サーボライト工程(2)では、垂直磁気ディスクの１回転前に記録したプリアンブル・サーボ部２０１ａ〜２０１ｃ相当の半径領域、及び１周前に記録したサーボバーストパターンＡ部の半径領域、工程(3)で記録することになるサーボバーストパターンＢと同じ半径領域では、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのリング型磁気コアにバイアス記録電流の通電は行わない。次いで、遅延時間ｔ3でバイアス記録電流をリング型磁気コアに通電し、サーボバーストパターンＣを記録し、通電を終了する。通電を終了したｔ2時間以降は、高周波波駆動電流ＩSTOの通電も終了する。
以上では、４バーストパターンにおいてサーボ信号品質（Ｓ／Ｎ）に最も影響の大きな、ＩＳＧ部２０１ａ，２０１ｄ部にのみバイアス記録電流波形にオーバーシュートを設け、ヘッド駆動装置の温度上昇を極力抑制した。また、ＳＴＯ駆動電流も図示したように、バイアス記録電流通電部をカバーする範囲でのみオンとし、極力通電時間を短くして寿命を確保するようにした。すなわち本実施例では、バイアス駆動電流の前後にそれぞれｔ1，ｔ2のＦＧＬ発振マージン確保時間を設けた。発振安定時間は１ｎｓ程度であるので、ＳＴＯ駆動回路の立ち上がり時間を速くして、この時間を１〜２ｎｓ程度としてもよい。また、フォーマット効率の点でｔ3，ｔ4をゼロとすることが好ましく、本実施例のマイクロ波磁気ヘッドによれば、記録磁化の湾曲やフリンジが充分小さくできたので、ゼロとすることができた。
以下、磁気ディスクが回転する毎に、サーボトラック記録工程(3)，(4)，(5)，…などにより、トラック１，２，３，…を順次形成する。実施例１〜４と同様に記録条件をゾーン毎に変更し、サーボ情報を記録した。以上の工程を各ゾーンで繰り返すことで、所定のサーボパターンが磁気記録媒体全周に亘って記録される。
本実施例のサーボパターンにおいては、ＩＳＧ部、プリアンブル部、グレイコード部などはトラック幅方向に、記録にじみによる分断を除き、連続するパターンとなって記録される。全てのパターンは、図示したように、正、負の磁化の総和がゼロとなるように選定した。また、ｔ1，ｔ2は１〜３０ｎｓ程度、ｔ3，ｔ4はプリアンブルを各１ビット記録するに必要な時間の程度であり、他の記録パラメートと同様に、事前に各マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、対応する垂直磁気記録媒体のゾーン毎に最適値を実験的に求め、図１０に示すパラメータテーブルに格納しておき、記録時には必要に応じてヘッド駆動制御装置に設けたレジスタに保管してゾーン毎の記録に用いればよい。なお、サーボパターンはメディアサーボトラックライタのサーボ情報記録再生制御部で生成する。これらの値は媒体ごとに所定のプログラムで再評価、チューニングすればさらに好ましい。さらにこれらのパラメータは、メディアサーボライタで垂直磁気記録媒体の所定の領域に記録しておき、装置製造工程時に読み出して活用した。
以上の工程により、サーボ部２０１における正（＋）、負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、サーボ部全領域において、分断されておらず、しかも最後部にフットプリント残存部が存在しない記録ビットから構成された、等ピッチの４バーストバーストサーボパターンを記録できた。
（磁気記憶装置）
上記垂直磁気記録媒体２枚とマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド４本を、図１５に示した２．５型磁気記憶装置に搭載した。さらに製造工程で、垂直磁気記録媒体の偏心補正を行なった後に、必要に応じてサーボライト記録時の上記情報を読み込み、更に実施例２と同様に、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの隣接干渉特性、スクウィーズ特性、７４７特性などの特性を評価し、最適のデータトラックプロファイル、線記録密度プロファイルを決定した。ここで実施例２と同様に、最も性能（エラーレート）の悪いヘッドに対しては、実施例１で説明したＢＰＩプロファイルを一水準下げ、その代わり最も特性のよいＢＰＩプロファイルを一水準上げて、全ヘッドのエラーレートがほぼ同じになり、所定の面記録密度を満たすように調整し、ヘッド毎にサーボサーボトラックからデータトラックへの変換式を求めた（アダプティブフォーマット）。さらに、記録再生に必要なパラメータをメモリに保管、所定の容量の磁気記憶装置とし、その特性を評価した。
（効果）
磁気記憶装置に垂直磁気記録媒体を組み込んで調整、試験を行うときに、メディアサーボライト時のサーボトラック情報を磁気記憶装置で読み取りメモリに保管しておくと、製造工程でのタクトタイムを２０〜３０分短縮でき、好ましかった。
本実施例のサーボ情報記録方式では、サーボライトに用いるマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを特性、寸法が揃った選りすぐったものとできるので、実施例２〜５に比べ、磁気ヘッドの寸法ばらつきを吸収するための領域（図１６のギャップＧ）を狭くすることができる。これは実効的にＭＷＷを広くしたことに相当するので、実施例２で説明した式（２）の関係から、ＭＷＷが大きくできた分だけＭＲＷを広くすることが出来、サーボ信号の再生感度のみならず、装置Ｓ／Ｎを０．５〜１ｄＢ程度向上することができた。これにより、磁気ヘッドや磁気記憶装置の製造時の不良率を１５〜３０％程度低減できた。
さらに本実施例のメディアサーボライタによって、サーボ情報記録時の磁気ヘッドのサスペンション・風乱振動、アームなどの熱変異、磁気ディスクのフラッタ振動を抑制でき、これらによる交流的な振動成分、直流的な偏差が垂直磁気記録媒体に記録されることを抑制できるので、本実施例の垂直磁気記録媒体において同期振動ＲＲＯを従来技術に比べ３０％以上低減できた。これにより図２〜４に関して説明した装置構成において、データトラック密度でそれぞれ５４０ｋＴＰＩ，６８０ｋＴＰＩ，９２０ｋＴＰＩと良好な高ＴＰＩ性能を確認できた。
以上のように、特にマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドでは書きにじみやフリンジが小さく、振動抑制用ダンパ付きサスペンション、デュアルステージアクチュエータ、マイクロアクチュエータ、ディスクフラッタ抑制板などにより各種振動要因を抑制し、更にＨｅ中でサーボパターン記録時の振動を低減してサーボ情報を記録する本実施例のメディアサーボライタとの組み合わせにおいて、優れた高トラック密度化効果があることが確認された。また、本実施例の磁気記録媒体を磁気記憶装置に搭載し、同期振動ＲＲＯ偏差を別領域に圧縮して記録し、磁気記憶装置搭載時に装置のメモリにコピーすることで、１ポイント程度のフォーマット効率向上と磁気記憶装置の負荷低減を実現でき、好ましい。
従来技術の主磁極・補助磁極型垂直磁気記録方式では、図４０のように、垂直磁気記録媒体の外周、内周側でフリンジ効果や書きにじみ、消しにじみが大きく、このためにメディアサーボライタの性能を上げても、５００ｋＴＰＩ程度以上のトラック密度用のサーボパターンを形成する事は極めて困難であった。これに対し、本実施例のようにマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと本実施例の製造法とを組み合わせたメディアサーボライト方式によりサーボパターンを記録することにより、一度に多数の垂直磁気記録媒体に５４０ｋＴＰＩ以上の高品位サーボ情報を形成できた。このため、多額の設備投資が必要なサーボトラックライタを用いることなく、磁気記憶装置の性能、歩留りが高く、高品位のサーボ情報を具備した磁気記録媒体を、低い製造コストで製造することが可能となった。
［実施例７］
本実施例では、実施例６で説明したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、垂直磁気記録媒体、及びメディアサーボライタにより、マルチスパイラルパターン及びこれによるサーボパターンを形成する、さらに別の方法について説明する。
（サーボパターン及びその形成方法）
実施例６と同様に、５０枚の２．５"垂直磁気記録媒体をメディアサーボライタに搭載し、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを目標位置に追従させ（トラッキング）、この追従状態において実施例４の（Ｂ）と同様に、螺旋状のサーボシードパターン（マルチスパイラルパターン）を複数本、例えば２００本ないし５００本程度、外周から内周に向かって等速で記録した。ここでマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの位置制御は、メディアサーボライタのロータリーポジショナーやプッシュピンで行なった。なお、実施例４，６などと同様に、予め求めておいた図１０と同様の記録パラメータのプロファイル情報と、スパイラルパターン記録時の半径方向位置情報を用い、ＴＦＣ投入電力、ＳＴＯ駆動電流、バイアス記録電流などの記録パラメータをゾーン毎に調整して記録を行なった。
上記マルチスパイラルパターンを具備した垂直磁気記録媒体を、そのまま以下のように磁気記憶装置に組み込み実施例４の（Ｂ）と同様に、磁気記憶装置でＳＳＷ方式により放射状のサーボパターンを形成した。また、さらに実施例６で説明したメディアサーボライタにより、インデックスをスピンドルモータもしくはロータリエンコーダが一回転に一回発生するインデックス信号、もしくはスパイラルの所定の一本からの信号とし、上記マルチスパイラルパターンをシードパターンとして、実施例４の（Ｂ）と同様に最終サーボパターンを形成し、磁気記憶装置に組み込んでもよい。ここで最終サーボ領域は、図７に示すような放射状でも、螺旋状もしくは両者が混在していてもよい。
（磁気記憶装置）
実施例６と同様に、マルチスパイラルサーボパターンを具備した垂直磁気記録媒体２枚をマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド４本と共に２．５型磁気記憶装置に搭載し、垂直磁気記録媒体の偏心補正、記録パラメータの調整を行ない、セルフサーボ方式、もしくはマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド制御機能を有するサーボトラックライタにより、４バーストサーボ情報を記録した。ここでマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのトラッキングは、マルチスパイラルパターンのバーストパターンからの再生信号において、時間フレーム毎に振幅値を用いた位置誤差信号（ＰＥＳ）演算を行い、このＰＥＳ情報に基づいて行った。なお上記では、最終サーボパターンが４バーストパターンである場合について説明したが、ヌル型、統合型のサーボパターンであってもよい。
次いで、上記磁気記憶装置の最終製造工程で、必要に応じてサーボパターン記録時の上記記録パラメータを用い、実施例２などと同様に、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの７４７特性、スクウィーズ特性などの特性を評価し、最適なデータトラックプロファイル、線記録密度プロファイルを決定し、マルチスパイラルサーボパターンを有する垂直磁気記録媒体、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを具備し、アダプティブフォーマットで所定の容量を有する磁気記憶装置を作成した。
（効果）
従来技術の主磁極・補助磁極型垂直磁気記録方式では、図４０のように、垂直磁気記録媒体の外周、内周側でフリンジ効果や書きにじみ、消しにじみが大きい。このためエッジ部からのノイズ混入が多く、スパイラルパターンの位置信号品質が低く、これをシードパターンとして形成されるサーボパターンの位置信号Ｓ／Ｎも５００ｋＴＰＩ以上のトラック密度に用いるには不十分であった。これに対し、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用いた本実施例のマルチスパイラルパターン製造方法によれば、図１３，１４，１６，１７，２２，２９，３４，３６などの結果から理解できるように、内周や外周でもエッジ部からのノイズの混入がなく高いＳ／Ｎを有し、全周で略均一な幅のスパイラルパターンを形成することができた。このため、この高品位のスパイラルパターンをシードパターンとして形成したサーボパターンにおいては、位置制御信号の線形応答領域を、従来の主磁極・補助磁極型垂直磁気記録方式による場合に比べ１０％拡大できた。
ここで、本実施例の垂直磁気記録媒体を本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと組み合わせて磁気記憶装置（ＨＤＡ）に搭載し、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド制御機能を有するサーボトラックライタでサーボパターンを形成して磁気記憶装置とした場合、メディアサーボライタで直接サーボパターンを形成した実施例６とほぼ同様に、同期振動ＲＲＯを従来技術に比べ３０％程度低減できた。これにより、図２〜４に関して説明した構成を有する磁気記憶装置において、データトラック密度で、それぞれ５２５ｋＴＰＩ，６６５ｋＴＰＩ，８９０ｋＴＰＩと、実施例６と同様に５００ｋＴＰＩ以上の高ＴＰＩ性能を確認できた。
一方、本実施例のメディアサーボライタで作成したマルチスパイラルパターンを具備した垂直磁気記録媒体を磁気記憶装置に搭載し、セルフサーボライト（ＳＳＷ）方式でサーボ関連情報を記録した場合には、回転ジッタなどが抑制された位相の揃った基準パターンをシードパターンとして用いる事ができた。そのため、シードパターンの形成を含め全工程をＳＳＷで行なう実施例４の方法に比べ、書きにじみ、消しにじみの伝播や、伝播に伴うサーボ信号Ｓ／Ｎの劣化を１ｄＢ程度抑制でき、セルフサーボトラックライトＳＳＷ方式で問題となる再生素子変動起因などのサーボ不良セクタやゾーンなども抑制でき、書き損じ、読み直しなどによる回転待ちを抑制できることも確認できた。これらに伴い位置決めマージンも拡大し、結果として磁気ヘッドのトラック幅を広く設計でき、磁気記憶装置の総合製造歩留りを実施例４の方法に比べ５ポイント以上向上できた。
以上のように、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを具備した本実施例のメディアサーボライタによりスパイラルパターンを形成し、これをシードパターンとしてＳＳＷによってサーボ情報を記録することにより、高品位のサーボ情報を有する垂直磁気記録媒体と、それを搭載した磁気記憶装置を、高い歩留りで、最も低い設備投資額で製造できたので、特に好ましかった。
［実施例８］
本実施例では、ＭＷＷの大きなマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載したメディアサーボライタを用い、瓦記録方式によりサーボパターンを記録した。
（サーボライト用マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体）
瓦記録方式でサーボ情報の記録を行なうため、サーボトラックピッチ幅よりも広いＦＧＬ幅ＷFGLを有するマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを作製した。
図４に関して説明した基本構造で、その記録ギャップ部２２近傍の構造を図３０〜３３に示すマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを作成した。図３０〜３３において、上の図は側断面図、下の図はＡＢＳ面から見た図である。
ここで、第１、第２の記録磁極２２，２４は、ＣｏＦｅ高飽和磁束密度の軟磁性膜を単層、メッキ法で形成した。図３０は、ＳＴＯ４０（特にＦＧＬ）を第１、第２の磁極２２，２４の略中央に設置し、記録磁界とＦＧＬの対称的な特性を活かした構造である。図３１は、ＳＴＯ４０（特にＦＧＬ）の位置をギャップ中央に対し非対称とし、例えばＦＧＬを第１の磁極２２の近傍に設置した構造である。図３２は、第１の磁極２２をＳＴＯと同じトラック幅の突起部を有する構造とし、突起部に接してＳＴＯ４０（特にＦＧＬ）を第１、第２の磁極の略中央もしくは第１の磁極近傍に設置し、記録磁化による記録磁界領域とＦＧＬのアシスト磁界領域を略一致せしめた構造である。図３３は、第１の磁極２２にＳＴＯ４０のトラック幅よりも広い凹部を有する構造とし、凹部に実質的に囲まれるようにＳＴＯ４０（特にＦＧＬ）を設置し、ＦＧＬのサイド磁界をより急峻にした構造である。
なお第１、第２の磁極２２，２４をＳＴＯ駆動用端子と兼用するため、ＳＴＯと磁極は導電性材料６０ａ，６０ｂで電気的に接続されており、磁気ヘッドのバックギャップ部（図１の２７近傍）では電気的に絶縁されている構造とした。ここでＦＧＬの幅ＷFGLを３７ｎｍ、再生素子幅Ｔwrを１５ｎｍ、リング型記録磁極２２ａの幅ＴWWを１００ｎｍとした。
次に、本実施例のヘッド駆動制御装置を有する記録再生特性評価設備（Ｒ／Ｗテスタ）を用い、図８に示したフローに従って最適のパラメータで特性の評価を行い、ＭＷＷ３９ｎｍ、ＭＣＷ４２ｎｍ、ＭＲＷ１９ｎｍのものを選別した。垂直磁気記録媒体は図４に関して説明した構造を有する２．５インチ垂直磁気記録媒体を用いた。ここで、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのスライダＡＢＳ面は、図２７に示したＨｅ環境下での浮上特性を有し、記録再生特性の評価もＨｅ環境下で行なった。なお、ＡＢＳ面をＨｅ、空気環境中で大きく違わないように設計し、記録再生特性を大気環境中で評価してもよい。
（サーボパターン記録工程及び垂直磁気記録媒体）
まず、実施例１〜５記載の磁気記憶装置の試作もしくは量産時の歩留りデータを解析し、アダプティブフォーマット適用時に最も高い製造歩留りが得られるＢＰＩ，ＴＰＩを統計的に解析し、最適データトラックピッチ（ＤＴＰ）を求める。
ここでは、上記データトラックピッチが２５ｎｍであった場合を例に、サーボ情報をトラックピッチ２５ｎｍで上記幅広の磁マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用い、図４に関して説明した垂直磁気記録媒体に実施例３の図１７と同様のヌルバーストサーボ情報を記録する場合について、図３４を用いて説明する。
垂直磁気記録媒体は最初に消磁し、さらに実施例６と同様の準備を行った後に、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによりトラックピッチＴＰop２５ｎｍで、図３４の右方向に工程(1)，(2)，(3)，…に従ってサーボパターンを記録して行く。本実施例では、図３４に示したように、全サーボパターン２０１ａ〜２０１ｅ記録時（その前後ｔ1，ｔ2含む）にＳＴＯ駆動電流をオンとし、バースト記録電流、ＳＴＯ駆動電流にはオーバーシュートを設けた。
瓦記録方法の特徴としてトラックピッチ（２５ｎｍ）よりも幅広（ＭＷＷで３９ｎｍ）のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドで記録するため、例えば図３４に示すように、サーボトラック３を記録するための工程(5)では、サーボトラック３だけでなくサーボトラック４にもサーボ情報がはみ出して記録される。なお、バイアス記録電流、ＳＴＯ駆動電流の制御方法は、図１７に示した実施例３の工程と同様に行なった。
従って、最初の工程(1)でサーボトラック１にサーボ情報を記録する場合にも、サーボ情報がサーボトラック１だけでなくサーボトラック２にもはみ出して記録される。サーボ情報を一周記録したのち、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドをトラックピッチの半分（ＴＰ／２）１２．５ｎｍだけトラック幅方向に移動し、サーボライト工程(2)で記録を行なう時には、工程(2)のバイアス記録電流は、工程(1)と通電タイミングが重ならないので、工程(1)のサーボ磁化状態は影響を受けない。
ところが更にトラックピッチの半分１２．５ｎｍだけトラック幅方向に移動し、サーボライト工程(3)でサーボ情報の記録を行なう時には、その記録電流は、バースト部の位相は逆転するが通電タイミングが工程(1)と重なるため、上記はみ出し部は重ね書きされ、図１７の場合と同じく所定のサーボ情報が記録される。以上の工程を各ゾーンで繰り返すことで、最終的に数本の最終サーボトラックを除き、所定のヌル型サーボパターンが記録される。
また必要に応じて、本実施例のメディアサーボライタでトラックピッチ変動ＲＲＯなどを評価し、補正情報を所定の領域に記録、もしくは変動を修正してもよい。なお、本実施例のヌル型サーボパターンの場合には、図３４から理解できるように、最初に垂直磁気記録媒体に消磁を行なわなくても、実質的にサーボ領域の磁化の総和はゼロとできた。
（磁気記憶装置）
磁気記憶装置搭載用に、事前にマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを記録再生設備で上記のサーボトラック幅（２５ｎｍ）に適合するように図３０〜３３の構造毎に選別しておき、垂直磁気記録媒体とともに図１５に示した２．５型磁気記憶装置に搭載した。垂直磁気記録媒体は３枚、磁気ヘッドは６本搭載した。さらに製造工程で垂直磁気記録媒体の偏心補正を行なった後に、必要に応じてサーボライト記録時の情報を読み込み、実施例１，２と同様に、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの隣接干渉特性、スクウィーズ特性、７４７特性などの特性を評価し、最適のデータトラックプロファイル、線記録密度を決定し、サーボトラックプロファイルからの変換式を求めた。次いで、この変換式に従って磁気ヘッド、ゾーン毎にデータトラックプロファイルを決定し、所定の面記録密度を満たす範囲で、全ゾーン、全ヘッドのエラーレートが均一となるように、ゾーン、磁気ヘッド毎に最適なトラック密度及び線記録密度プロファイルを決定し（アダプティブフォーマット）、変換、記録再生に必要な所定のパラメータをメモリに保管して、所定の容量の磁気記憶装置として特性を評価した。
ここで、偏心補正によるサーボトラックの追従（トラッキング）は行なわずに、回転中心を中心とし、サーボトラック中心から偏心した同心円状セクタからなるデータトラックを別途設け、偏心量とサーボ情報を用いてこのデータトラックにマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを追従（トラッキング）せしめて記録再生を行っても良い。
（効果）
図３０〜３３のいずれの磁極構造においても、図３４に示した瓦記録方式のサーボ情報記録工程により、サーボパターンの残留磁化は、記録ビットの上部側（始めにサーボ情報が記録される側、本実施例では内周側）では磁化状態がＦＧＬフットプリント端部の形状を反映して湾曲しているが、下部側（後でサーボ情報が重ね書きされる側）ではフットプリント中央に近い部分以外が消去され、より直線的となる。この湾曲は、図３２，３３の磁極構造で最も少なく、図３１、図３０の磁極構造と続いた。湾曲部分が半減するので、図１７のサーボパターンに比べてノイズ情報も略半減し、サーボ品質（Ｓ／Ｎ及び位相）が図３０の構造で０．５ｄＢ、図３１の構造で０．７ｄＢ、図３２，３３の構造で１ｄＢ改善できることを確認した。
さらに、サーボパターンの磁化情報をトラック幅一杯に残すことができるので、平均的なＴＰＩ性能（ＭＣＷ）を有する磁気ヘッドでサーボ情報を記録した図１６の場合に比べ、全磁気ヘッドのＭＣＷ分布や位置決め誤差を吸収するための、サーボトラック境界部及びサーボトラック中央部におけるギャップ領域を狭くできる。すなわち、本実施例の垂直磁気記録媒体においては、消し滲み領域やヘッド位置変動誤差を除き、トラック幅ほぼ一杯の非常に緻密なシームレスサーボ情報を設けることが出来た。このため、図１６の場合に比べ、プリアンブル部やサーボバースト部におけるサーボ情報再生信号の品質が、図３０の磁極構造で５ｄＢ、図３１の構造で５．５ｄＢ、図３２，３３の構造で６ｄＢ程度改善され、高い位置決め精度が得られた。これにより、必要に応じてサーボ周波数を１．２〜１．８倍高めることが可能になり、サーボ領域を約１５〜４０％低減することもできた。
本実施例のサーボパターンを具備した１．８"及び２．５"垂直磁気記録媒体をそれぞれ２枚、３枚搭載した１．８型及び２．５型磁気記憶装置において、いずれの場合にも、サーボトラック密度で１ＭＴＰＩ、データトラック密度で１．０５ＭＴＰＩの位置決めに必要なＳ／Ｎ（１６ｄＢ）を確保でき、狭トラック記録を実現できた。なお、装置の歩留りは図３２，３３の磁極構造の場合に、図３０，３１の構造に比べ５ポイント程度高かった。
また、偏心補正によるサーボトラックの追従（トラッキング）は行なわずに、回転中心を中心としたデータトラックにマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを追従せしめて記録再生を行った場合には、回転に同期する振動が発生しにくく、更にマイクロ波アシスト記録ヘッドで記録されたサーボ信号サーボ情報の位置決めに対する線形性が高いため、本実施例の制御方式との相性が良く、高速・高精度の位置決めが可能であった。更に、別の磁気記録媒体の記録面に記録再生すべく磁気ヘッドを切り替える場合があるときには、磁気ヘッドが（組立時に別の偏心状態となっている磁気記録媒体の）サーボトラックに追従するまで待機する必要がなく、特に複数の磁気記録媒体を有する磁気記録装置においても高速アクセスができるので、好ましかった。
［実施例９］
本実施例では、実施例８と同様にＭＷＷの大きなマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを用い、メディアサーボライタを用いて瓦記録方式によりデータトラックピッチと同じトラックピッチＴＰopで別のサーボパターンを記録する例について説明する。
例えば実施例８と同様に、実施例１〜５の磁気記憶装置の試作もしくは量産時の歩留りデータを解析し、アダプティブフォーマット適用時に最も高い製造歩留りが得られるＢＰＩ，ＴＰＩを統計的に解析し、最適データトラックピッチを求める。また、磁気ヘッドの特性バラツキのためにアダプティブフォーマットによっても装置容量を削減（ダウングレード）せざるを得ない場合があるので、ダウングレードに至ってしまう限界データトラックピッチを求める。予備的な実験の結果、限界データトラックピッチは最適データトラックピッチの±５％程度であった。以下に、データトラックピッチ３８ｎｍの場合に最も高い装置歩留りが得られ、さらに上限、下限の限界データトラックピッチがそれぞれ４０ｎｍ，３６ｎｍである場合を例に、実施例の概要を説明する。
（サーボライト用マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド）
まず図４に関して説明した装置構造において、上記仕様を実現するため、磁気コア幅ＴWWを８０ｎｍ、ＦＧＬ幅ＷFGLを４２ｎｍ、再生素子幅Ｔwrを１９ｎｍとして設計したサーボライト用のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを作成した。ＳＴＯは図３５に示した構造のものを用いた。すなわち、Ｆｅ0.4Ｃｏ0.6，Ｆｅ0.01Ｃｏ0.99，Ｃｏ0.8Ｉｒ0.2などの負の垂直磁気異方性を有する磁性合金、ＣｏＦｅＧｅ，ＣｏＭｎＧｅ，ＣｏＦｅＡｌ，ＣｏＦｅＳｉ，ＣｏＭｎＳｉなどのホイスラー合金、あるいはＣｏ／Ｆｅ，Ｃｏ／Ｉｒ，Ｃｏ／Ｎｉ，ＣｏＦｅＧｅ／ＣｏＭｎＧｅなどの磁性人工格子などからなり、反磁界も加味してその磁化が面内に配向しやすい第１及び第２のＦＧＬ１６２，１６４を、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの非磁性導電性材料からなる結合層１６３を介して各ＦＧＬが強磁性的に結合するようにその膜厚を調整して積層し、ＦＧＬにおける磁区構造の発生を抑制した。矢印１６８ａ，１６８ｂは、互いに強い強磁性結合をしている第１、第２のＦＧＬ層の磁化、矢印１６０はスピン注入層１６６の垂直磁化である。
ＳＴＯには直流電源により、スピン注入層１６６側から駆動電流を流し、ＦＧＬのマイクロ波発振を駆動する。ここで第１及び第２のＦＧＬ１６２，１６４の膜厚は２〜２５ｎｍとすることが磁区構造抑制の点で好ましかった。図中、１６１及び１６７は、Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂ，Ｚｒなどからなる単層薄膜、合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜による下地層及びキャップ層であり、１６５はＡｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｔａ，Ｉｒ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどの非磁性導電性材料などからなる中間層である。
スピン注入層１６６は垂直磁気異方性を持った材料を用いることによりＦＧＬの発振を安定させることが出来、例えばＣｏ／Ｐｔ，Ｃｏ／Ｎｉ，Ｃｏ／Ｐｄ，ＣｏＣｒＰｔ／Ｐｄなどの磁性人工格子材料を用いることが好ましい。ただし、発振の安定性は若干失われるものの、ＦＧＬと同様の材料を用いることも出来る。下地層やキャップ層の膜厚は厚い方が好ましいが、記録ギャップ長との兼ね合いで適切な膜厚が設定され、１〜１５ｎｍとすれば充分な効果が得られる。
結合層は、例えばＣｏＦｅとＣｕ、ＣｏＩｒとＴａの積層構造で、ＣｕやＴａを０．１ｎｍ以上０．７ｎｍ以下、もしくは１．２ｎｍ以上１．６ｎｍ以下、もしくは２．７ｎｍ以上３．２ｎｍ以下など特定の膜厚領域で良好な磁気的結合が確認され、特に０．２ｎｍ以上０．６ｎｍ以下とした時に最も良好な磁区制御効果が得られた。また、Ｃｏ／Ｎｉ人工格子膜とＴａ膜、Ｃｏ／Ｆｅ人工格子膜とＣｕ膜、ＣｏＦｅＧｅ層とＡｕ薄膜、及びＣｏＭｎＧｅ層とＡｇ薄膜の積層構造や、ＣｏＭｎＧｅやＣｏＦｅＧｅを３層とした場合などでも同様の効果が得られた。ただし、Ａｇを中間層とした場合には、その膜厚は大きめの方が好ましかった。さらに中間層をＦｅＳｉやＮｉＦｅなどの磁性薄膜としても類似の現象が認められたが、磁区構造抑制効果はあまり大きくはなかった。
ＣｏＦｅＧｅ，Ｃｏ／Ｆｅからなり、膜厚１０ｎｍの第１，第２のＦＧＬ層を膜厚０．２ｎｍ，０．３ｎｍ，０．４ｎｍ，０．６ｎｍのＣｕもしくはＴａからなる結合層を介して積層し、さらに膜厚２ｎｍのＣｕ層を介して膜厚１２ｎｍのＣｏ／Ｎｉスピン注入層と積層してＳＴＯを形成し、記録ギャップ長ＧLを４０ｎｍとした。なお、磁極２２先端からＦＧＬ表面までの距離は１０ｎｍ、ＳＴＯ素子高さは５０ｎｍとした。ＷFGLは４２ｎｍである。
次いで製造ばらつきを考慮し、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのＭＣＷ，ＭＷＷ，ＭＲＷ，ＷFGL、Ｅなどを評価し、上記要求値を満たす磁気ヘッドを選別し、サーボライト用磁気ヘッドとした。図２５，２６に示したメディアサーボライタに、３．５型Ａｌ合金基基板上に図４に関して説明した垂直磁気記録媒体を組み込み、上記マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによりＨｅ環境中で瓦記録方式によりサーボ情報の記録を行なった。なお、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのスライダＡＢＳ面は、図２７に示したＨｅ環境下での浮上特性を有し、記録再生特性評価もＨｅ環境下で行なった。なお、ＡＢＳ面をＨｅ、空気環境中で大きく違わないように設計し、記録再生特性を大気環境中で評価してもよい。
（サーボパターン記録工程及び垂直磁気記録媒体）
マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドで図３６の右方向に、トラックピッチＴＰopを上記データトラックピッチと同じ３８ｎｍとしてサーボパターンを記録して行くプロセスについて、タイミングチャートを用いて説明する。
まず実施例６と同様の準備を行なっておく。図３６の工程(6)に示すように、ＭＷＷがトラックピッチＴＰopよりも６ｎｍ大きい磁気ヘッドを選んだので、例えば工程(4)で書かれたＤバーストパターンの下部Ｚ部分がサーボトラック(3)の下半分に残ってしまう。この残存部はサーボ情報としてあってはならないので、交流消磁する必要がある。そのため、少なくともサーボ周波数よりも高く、より好ましくはデータ記録の最高周波数よりも高い周波数Ｆmの電流を通電できる機能を図７及び図１９に示したサーボ情報記録再生制御部に具備し、通電工程(6)で残存部Ｚの位置で磁気コアに高周波Ｆmの電流を通電し（電流印加部Ｙ）、残存部を交流消去するようにした。これにより、図３６のサーボトラック１，２に示したように、図２２，２９のサーボパターンよりも直線的で、トラック幅一杯に無駄のないシームレスなサーボ情報を記録することができた。さらにトラックピッチを４０ｎｍ，３６ｎｍとして、同様にサーボパターンを記録した。
上記の工程によれば、サーボパターンは図２２，２９のものに比べ、トラック幅方向にその残留磁化が再生ヘッドのトラック幅よりも長いために位置決め時の外乱振動に対して耐力が高く、しかもビット下部側（後からサーボ情報が記録される側）ではより直線的となるため平均して位相ずれも、より少なくできた。図面の上部側（始めにサーボ情報が記録される側、本実施例では内周側）では磁化状態が湾曲している。
以上の工程により、量産時のデータトラックピッチと等しいサーボトラックピッチを有する垂直磁気記録媒体が形成できた。なお、本実施例のメディアサーボライタで記録に用いた各種特性パラメータは、磁気記録媒体の所定の領域に記録しておいた。
（磁気記憶装置）
アダプティブフォーマット方式においては、搭載された複数のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのトラック幅にバラツキがあるため、データトラックピッチはサーボ情報の線形性を確保する上で必要な量以上、サーボトラックピッチよりも大きくなる。本実施例では、サーボ情報を別途瓦方式で記録し、サーボトラックピッチをその限界値のデータトラックピッチまで大きくできる。そのため、実施例２で説明したように、ＭＲＷとトラックピッチＴＰとの式（２）の関係からわかるように、ＭＲＷをＴＰが大きくできた分の半分だけ広くすることが出来る。
次に、磁気記憶装置を組み立てるために、本実施例の構造でＷFGL３３ｎｍ、Ｔwr１９ｎｍとした、磁気記憶装置用のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを別途試作し、ＭＣＷが３８ｎｍ、ＭＲＷが２３ｎｍのものを記録再生特性評価設備（Ｒ／Ｗテスタ）で選別した。次いで、磁気記憶装置に、選別したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを１０本と、本実施例のサーボパターンを具備した３．５"垂直磁気記録媒体を５枚搭載した。
磁気記憶装置の製造工程でまず垂直磁気記録媒体の偏心補正を行なった後に、前記パラメータ情報を読み込み、メモリに保管する。これらのパラメータを用い、実施例１，２と同様に、マイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの隣接干渉特性、スクウィーズ特性、７４７特性などを評価し、最適のデータトラックプロファイル、線記録密度を決定し、サーボトラックプロファイルとの変換式を求めた。次いで、この変換式に従って磁気ヘッド、ゾーン毎にデータトラックプロファイルを決定し、所定の面記録密度を満たす範囲で、全ゾーン、全ヘッドのエラーレートが均一となるように、ゾーン、磁気ヘッド毎に最適のトラック密度、最適な線記録密度プロファイルを決定し（アダプティブフォーマット）、変換、記録再生などに必要な所定のパラメータをメモリに保管し、所定の容量の磁気記憶装置とした。なお実施例８と同様に、偏心量を求め、回転中心を中心とするデータトラックで装置を動作せしめても良い。
本実施例の磁気記憶装置において、Ｈｅを充填、筐体をシールした構造とすることで、Ｈｅ封入磁気記憶装置とした。
（効果）
本実施例によれば、実施例８と同様に、複数のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのＭＣＷ分布や位置決め誤差を吸収するためのサーボトラック境界部及びサーボトラック中央部におけるギャップ領域を狭くでき、高品位のシームレスサーボ情報をサーボトラック幅ほぼ一杯に無駄なく記録することができる。そのため、プリアンブル部やサーボバースト部におけるサーボ情報再生信号の品質を、実施例８と同様に５〜６ｄＢ改善することができた。このため、本実施例の磁気記録媒体を搭載した磁気記憶装置において高い位置決め精度が得られ、読み間違い、書き損じによる回転待ちを減らせるため装置のパフォーマンスを改善できた。なお、サーボ周波数を１．２〜１．８倍高めることもでき、この場合にはサーボ領域を１５〜４０％低減することもでき、フォーマット効率を向上、装置容量のマージンを拡大できた。
本実施例によると、ＭＲＷを実施例１〜５の場合に比べ３〜８％広く設計出来、磁気ヘッドの歩留りを５ポイント程度高くすることができた。更に再生信号のＳ／Ｎも高くできるので、磁気記憶装置の歩留まりも５ポイント程度高くすることができた。また再生Ｓ／Ｎも０．５ｄＢ程度高くでき、磁気記憶装置の記録密度を高めることができた。
上記最適のトラックピッチでサーボトラックを事前に形成した垂直磁気記録媒体によれば、サーボトラック密度６８９ｋＴＰＩ、データトラック密度６８９ＴＰＩ〜６５０ｋＴＰＩで、サーボ機能に必要なＳ／Ｎ（１３ｄＢ）を確保でき、サーボトラックピッチの１倍以上１．０６倍以下のデータトラックピッチを有する磁気記憶装置を構成出来た。このため信号品質向上とトラック補正式が簡略化されたことにより、装置位置決め起因のパフォーマンスを数ポイント高めることができ、好ましかった。
さらに予め選別しておいた磁気ヘッドにおいてＭＷＷ，ＭＣＷの値が上記最適値の±５％から外れる場合には、上記限界トラックピッチパターンを設けた媒体との組み合わせによって、磁気ヘッドの利用率を１０ポイント程度高めることができた。
なお、Ｈｅ封入装置の場合には、量産時に最も高い歩留りが得られるデータトラックピッチを１ｎｍ程度小さくでき、データトラック密度及び装置容量を３ポイント程度高めることができた。さらに、本実施例のＨｅ封入磁気記憶装置の場合には、実使用状態でも高い位置決め精度が達成でき、磁気記録媒体を７枚としても従来の空気封入磁気記憶装置に磁気記録媒体を５枚搭載した場合と同等の位置決め精度を確保できた。
［実施例１０］
本実施例では、瓦記録方式対応のサーボパターン、そのサーボパターンを記録した垂直磁気記録媒体、及び磁気記憶装置について説明する。
（磁気記憶装置）
実施例８，９で説明したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドと、サーボ情報を記録していない消磁状態の垂直磁気記録媒体を、それぞれ２．５型、３．５型磁気記憶装置に組み込み、実施例１〜５と同様に、サーボ情報を実施例８，９と同様の瓦記録方式で記録し、瓦記録方式の磁気記憶装置とした。
（効果）
磁気記憶装置に搭載したマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドのＦＧＬ幅にバラツキがあるが、瓦記録方式で記録再生を行うため、本実施例の垂直磁気記録媒体において、データトラックピッチをサーボトラックピッチと同じにできた。さらに、幅広のＦＧＬで記録再生を行なうため、記録データのエラーレートが２ｄＢ高くなり、結果として、データの記録を瓦記録方式では行なわない実施例８，９の磁気記憶装置の場合に比べ、同じ容量の場合には、装置歩留りをそれぞれ８ポイント、４ポイント程度高くでき、特に好ましかった。
［実施例１１］
本実施例では、更に別の記録磁極構造のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドによるサーボパターン及び磁気記憶装置について説明する。
（マイクロ波アシスト磁気記録ヘッド及び垂直磁気記録媒体）
本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドの構造及び垂直磁気記録媒体の断面概略図を図３７に示す。このマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドは、記録磁極以外の基本的な構成は実施例１〜１０（図１）と同様であり、例えば、５０はスライダ、５１はヘッド保護層、５２は浮上面で、４０はＳＴＯ、１０は再生ヘッド部、１１はシールド層、１２は再生センサ素子、１３，１４は上部、下部磁気シールド、０２はＴＦＣ素子部などである。
磁気記録ヘッド部２０は、図３８にＡＢＳ面から見た磁極部構造を示すように、ＳＴＯと略同じ幅にエッチングして高周波磁界と略同じ幅の垂直記録磁界１２１を発生するようにＳＴＯ部で整形された記録磁極（主磁極）１２２、高周波磁界発振素子４０の磁化回転方向などを制御するためのシールド磁極１２４及び、記録磁極を励磁するためのＣｕなどからなるコイル２３で構成される。エッチング深さｄは、５〜４０ｎｍ程度、より好ましくは１０〜２０ｎｍとすることが磁界分布と磁界強度のバランスの面で好ましい。なお、磁気ギャップ１２５は、記録磁極１２２とシールド磁極１２４との間に設けられ、発振制御磁界１２６は高周波磁界発振素子４０の磁化方向及び磁化回転方向などを制御する。
ここで記録磁極１２２は、ＦｅＣｏＮｉ，ＣｏＦｅ合金などの高飽和磁束軟磁性膜をメッキ法もしくはスパッタ法などで製膜し、ベベル角θが１０〜２０度の台形状であって、ＡＢＳ面に近づくにつれその断面積が小さくなるように形成される。なお台形状の記録磁極の広い側の記録素子の幅ＴWWは、目標とする記録磁界や、記録密度に応じて設計及び、加工され、その大きさは１６０ｎｍ〜１０ｎｍ程度である。また、記録磁極１２２は、シールド磁極１２４も含めてＣｏＮｉＦｅ合金や、ＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金薄膜で形成され、非磁性層を介してその周囲を囲った、いわゆるＷＡＳ構造（Wrap Around Structure）としてもよい。
垂直磁気記録媒体１３０は、磁性層を１３３，１３９，１３４の３層とし、マイクロ波アシスト効果が最も強く働く最表面の異方性磁界Ｈｋを大きくし、記録磁極からの記録磁界では十分な記録ができず、ＳＴＯ４０を同時に動作させることで始めて充分な記録ができるように磁性膜の構成元素、膜厚などを調整した。
以下に、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッド、垂直磁気記録媒体の構成、諸元を示す。
・スライダ５０：薄型ロングフェムト型（１×０．７×０．２ｍｍ）
・ＦＣＡＣ５１：１．８ｎｍ
・センサ素子１２：ＴＭＲ（Ｔwr＝３０ｎｍ）
・第１の記録磁極１２２：ＦｅＣｏＦｅ（ＴWW＝６０ｎｍ）、ｄ＝１５ｎｍ、θ＝１５°
・第２の記録磁極１２４：ＦｅＣｏＮｉ
・ＳＴＯ４０：Ｔａ（４ｎｍ）／Ｃｏ／Ｆｅ（１２ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／Ｎｉ／Ｃｏ（８ｎｍ）／Ｃｒ（４ｎｍ）
・ＦＧＬの幅：ＷFGL＝３４ｎｍ
・媒体基板：３．５インチＮｉＰメッキＡｌ合金基板
・媒体構造：潤滑層（１ｎｍ）／Ｃ（２ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔＢ（ＳｉＴｉ）Ｏ2（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔ（ＳｉＴａ）Ｏ2（４ｎｍ）／ＣｏＣｒＰｔＳｉＯ2Ｃ（４ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）／Ｒｕ（０．５ｎｍ）／ＣｏＦｅＴａＺｒ（１０ｎｍ）
ここで図３７，３８では省略したが、スピン注入層や高周波磁界発生層の膜質・膜特性の制御や発振効率、信頼性を高めるために、Ｃｕ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ｃｒ，Ｔａ，Ｎｂなどからなる単層薄膜、合金薄膜、もしくはこれらの積層薄膜による下地層やキャップ層をＦＧＬ、スピン注入層の上下に設けてもよい。なお、ＳＴＯ４０は再生素子１２の形成後に形成されるので、そのプロセスは再生素子の特性に悪影響を与えないようにすることが好ましい。また図３７では、ＳＴＯの駆動電流源（もしくは電圧源）や電極部を模式的に符号４４で表したが、記録磁極１２２，１２４を、例えば記録ヘッド後端部で磁気的には結合、電気的には絶縁せしめ、さらにギャップ部ではそれぞれをＳＴＯ側面と電気的に接続することで、記録磁極１２２，１２４を電極と兼用させてもよい。また、磁気ヘッドスライダ５０には、クリアランス制御用に、抵抗８０ΩのＮｉＣｒ薄膜によるＴＦＣ０２を図示のように配置した。本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドからのマイクロ波４５はＦＧＬ膜の両側で円偏光、真下で直線偏光をしており、その典型的な発振周波数は２０〜３０ＧＨｚ、典型的なマイクロ波磁界強度は１ｋＯｅ〜２ｋＯｅであった。
（垂直磁気記録媒体及び磁気記憶装置）
消磁状態の垂直磁気記録媒体とマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを２枚、４本、及び４枚、８本として３．５型磁気記憶装置に搭載し、実施例１〜５と同様にサーボ情報を記録した垂直磁気記録媒体を作成した。本工程により、フットプリント残存部が実質的に無視できる大きさで、サーボ部２０１における正（＋）負（−）の磁化の総和が実質的にゼロであり、サーボ領域において、サーボ情報を提供する磁化情報（シーケンス）がシ−ムレスで、略等ピッチのサーボパターンを記録できた。さらに実施例１〜５と同様に、製造工程でアダプティブフォーマットによってデータトラックを決定し、磁気記憶装置とした。
（効果）
本実施例のマイクロ波アシスト磁気ヘッドにおいては、ＳＴＯ部の膜厚、主磁極部のエッチング量がそれぞれ３０ｎｍ，１５ｎｍと、従来の主磁極厚（１００〜２００ｎｍ）に比べて数分の１以下と充分薄いのでリソグラフィによる加工精度が高く、記録トラック幅及びＭＣＷのバラツキを従来型主磁極の１／２以下にできた。さらに消しにじみΔＥやフリンジ効果も従来型垂直記録ヘッドに比べ約１／２と小さく、磁気記憶装置に複数搭載した磁気ヘッドのトラック幅、ＭＣＷのバラツキを、従来型磁気ヘッドによる装置に比べて高い割合でアダプティブに吸収することができ、データトラックの半径方向ＴＰＩプロファイルをサーボトラックのＴＰＩに対して磁気ヘッド毎に余裕を持って設定できた。このため、４本ヘッドの場合には、サーボトラック密度を５７５ｋＴＰＩとしたときに、８５％以上の高い歩留りで、データトラック密度を５１４〜５４２ｋＴＰＩとできた。また、８本ヘッドの場合には、８０％以上の高い歩留りで、サーボトラック密度で５６０ｋＴＰＩ、データトラック密度で５００〜５２８ｋＴＰＩとできた。いずれの場合にも５００ｋＴＰＩ以上の高トラック密度の磁気記憶装置が実現可能であることが確認でき、さらにサーボトラックピッチを、データトラックピッチの１．０６よりも大きく１．１２以下とできた。
以上のように、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドにおいては、ＭＣＷのバラツキが小さく、さらにデータトラックとサーボトラックを従来技術に比べその差が小さなトラックピッチとできたので、サーボトラックからデータトラックへの変換式（リファレンスカーブ）を従来の５〜７次式から２〜４次式に簡略化でき、位置決めに要する計算負荷、複雑な位置決め処理動作を短縮することが可能となった。このため、本実施例のマイクロ波アシスト磁気記録ヘッドを搭載し、さらに実施例のサーボパターンを有する垂直磁気記録媒体を搭載した磁気記憶装置において、データトラックへのアクセス時間を短縮し、装置のパフォーマンスを２ポイント程度改善することができた。この効果は、特に最近その必要性が急増しているエンタプライズ向けの大容量８本ヘッド搭載磁気記憶装置で顕著であり、好ましかった。
以上説明したように、本発明のサーボパターン、磁気記録媒体、サーボトラックライタ、磁気記憶装置は従来方式に比べて数多くの優れた性能を有するもので、特にトラック密度を中心に記録密度を飛躍的に向上することができ、さらに位置決め関係のパフォーマンス、製造歩留り、信頼性を有する大容量・高信頼性の磁気記憶装置を提供することができる。また、サーボパターンには余分な湾曲領域やフットプリント領域がほとんどないのでフォーマット効率が高く、更にデータトラックピッチとサーボトラックピッチとを略同じにできるため、大容量で、回転待ちなどによるパフォーマンス劣化のない高性能の磁気記憶装置を提供することができる。
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。
０２：熱膨張素子部（ＴＦＣ）
１０：再生ヘッド部
１２：センサ素子
２０：記録ヘッド部
２２：第１の記録磁極
２４：第２の記録磁極
２５：記録ギャップ部
２６：ＳＴＯ発振制御磁界
３０：磁気記録媒体
４０：高周波発振素子部（ＳＴＯ）
４１：高周波磁界発生層（ＦＧＬ）
４３：スピン注入層
４５：高周波磁界
５０：スライダ
１３０：磁気記録媒体
２００：データセクタ
２０１：プリアンブル・サーボ部
２０２：データ部
２０３：パリティ、ＥＣＣ及びＣＲＣ部
２０４：データセクタギャップ部
２０５：シンクロ部
２０６：データアドレスマーク部
２０７：サーボセクタ
１１０１：クラッシュストップ
１１０２：ＨＤＡ
１１０３：ＳＴＷ駆動制御部
１２０１：Ｈｅ密閉カバー
１２０３：ディスクフラッタ抑制板
１２０４：振動抑制用ダンパ
１２０５：冷却板

Claims (16)

  1. 記録磁界を発生する記録磁極、前記記録磁極の記録ギャップ内に設けられ高周波磁界を発生する高周波発振素子、垂直磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子、及び前記高周波発振素子と垂直磁気記録媒体とのクリアランスを調整するＴＦＣ素子を備える磁気ヘッドによって、垂直磁気記録媒体に、記録フットプリントが実質的に無視できる大きさであり、記録磁化の総量が実質的にゼロであるシームレスパターンからなる位置決め情報を提供するサーボシーケンスを含むサーボ関連情報を記録する方法であって、
    前記記録磁界を発生させるための第１の電流の値と前記高周波磁界を発生させるための第２の電流の値の組合せを変えて前記垂直磁気記録媒体にサーボ情報の記録再生を行なって、高い記録再生特性が得られる前記第１の電流の値と前記第２の電流の値の組合せを決定する第１のステップと、
    前記第１のステップで決定した前記第１の電流の値と前記第２の電流の値によって前記垂直磁気記録媒体に記録再生を行なう際に、前記第１の電流の値を変えることによって、隣接トラック消磁効果の最も少ない前記第２の電流値との組合せを決定する第２のステップと、
    前記ＴＦＣ素子への投入電力を制御する手段によって前記クリアランスが所定の値になるまで投入電力を変えながら、前記第２のステップで決定した前記第１の電流の値を可変して前記垂直磁気記録媒体にサーボ情報の記録再生を行なって、高い記録再生特性が得られる、前記第１の電流の値と前記第２の電流の値の組合せを決定する第３のステップと、
    を有することを特徴とするサーボ情報記録方法。
  2. 請求項１記載のサーボ情報記録方法において、
    前記磁気ヘッドとして、磁気記憶装置製造時に最も高い装置歩留りを与えると予測されるパラメータを有する記録ヘッドを用い、所定のトラックピッチでサーボ情報を記録することを特徴とするサーボ情報記録方法。
  3. 請求項１記載のサーボ情報記録方法において、
    前記磁気ヘッドを、その記録トラック幅よりも小さなピッチで移動することで所定のサーボ情報を形成することを特徴とするサーボ情報記録方法。
  4. 請求項１記載のサーボ情報記録方法において、
    前記第２の電流を前記第１の電流より少なくとも０．３ｎｓ以前に通電することを特徴とするサーボ情報記録方法。
  5. 請求項１記載のサーボ情報記録方法において、
    前記サーボ関連情報が、少なくとも略均一な幅のマルチスパイラルパターンを含むことを特徴とするサーボ情報記録方法。
  6. 記録磁界を発生する記録磁極、前記記録磁極の記録ギャップ内に設けられ高周波磁界を発生する高周波発振素子、垂直磁気記録媒体から情報を読み取る磁気再生素子、及び前記高周波発振素子と垂直磁気記録媒体とのクリアランスを調整するＴＦＣ素子を備える磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッド毎に前記記録磁極及び前記高周波発振素子による記録動作、並びに前記磁気再生素子による再生動作を同時に制御・処理するサーボ情報記録再生制御部と、
    前記磁気ヘッド毎に前記ＴＦＣ素子の動作を同時に制御するＴＦＣ制御部と、
    サーボ情報記録時に前記磁気ヘッド、垂直磁気記録媒体、及び機構部を含む環境にＨｅを充填する機構とを有し、
    前記サーボ情報記録再生制御部は、前記ＴＦＣ素子に投入する電力の値、前記高周波発振素子を駆動する信号の値、前記記録磁界を発生する信号の値、及びこれらの動作タイミングの値を保持するレジスタを、前記磁気ヘッドの数だけ備え、
    垂直磁気記録媒体に、記録フットプリントが実質的に無視できる大きさであり、記録磁化の総量が実質的にゼロであるシームレスパターンからなる位置決め情報を提供するサーボシーケンスを含むサーボ情報を記録するサーボトラックライタ。
  7. ＡＣ消磁領域と磁化パターンとを有し位置決め情報を提供するサーボシーケンスを含む磁化パターンが記録されたサーボ領域を有し、
    前記サーボシーケンスはシームレスパターンからなり、記録フットプリントが実質的に無視できる大きさであり、
    前記サーボシーケンスの記録磁化の総量が実質的にゼロであり、
    前記磁化パターンはトラック方向に互いに直接隣接する正負の磁化パターンで構成されており、
    前記サーボ領域における全ての磁化パターンはトラック幅方向にシームレスであることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  8. 請求項７記載の垂直磁気記録媒体において、
    前記サーボ領域の磁化パターンは実質的に等トラックピッチで記録されていることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  9. 請求項７記載の垂直磁気記録媒体において、
    前記サーボ領域における磁化パターンはその記録磁化の総量が実質的にゼロである複数の磁化情報で構成され、実質的に等トラックピッチで設置されるゾーンを少なくとも有することを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  10. 請求項７記載の垂直磁気記録媒体において、
    前記サーボ領域が形成されたサーボトラックのトラックピッチは、実質的に等トラックピッチで記録されるデータトラックのトラックピッチの１．０６倍以上、１．１２倍以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  11. 請求項７記載の垂直磁気記録媒体において、
    前記サーボ領域が形成されたサーボトラックのトラックピッチは、実質的に等トラックピッチで記録されるデータトラックのトラックピッチの１倍以上、１．０６倍以下であることを特徴とする垂直磁気記録媒体。
  12. 垂直磁気記録媒体と、
    前記垂直磁気記録媒体を駆動する媒体駆動部と、
    記録磁界を発生する記録磁極部と高周波磁界を発生する高周波発振素子を備える記録ヘッド部、及び再生素子を備える再生ヘッド部を有し、前記垂直磁気記録媒体に対して記録・再生動作を行う磁気ヘッドと、
    前記磁気ヘッドを前記垂直磁気記録媒体上のトラックに対して位置決めするヘッド駆動部とを備え、
    前記垂直磁気記録媒体は、ＡＣ消磁領域と磁化パターンとを有し位置決め情報を提供するサーボシーケンスを含む磁化パターンが記録されたサーボ領域を有し、前記サーボシーケンスはシームレスパターンからなり、かつ記録フットプリントが実質的に無視できる大きさであり、前記サーボシーケンスの記録磁化の総量が実質的にゼロであり、前記磁化パターンはトラック方向に互いに直接隣接する正負の磁化パターンで構成されており、前記サーボ領域における全ての磁化パターンはトラック幅方向にシームレスであることを特徴とする磁気記憶装置。
  13. 請求項１２記載の磁気記憶装置において、
    前記高周波発振素子は、前記垂直磁気記録媒体のデータトラックピッチよりも広いトラック幅を有することを特徴とする磁気記憶装置。
  14. 請求項１２記載の磁気記憶装置において、
    前記磁気ヘッドの記録磁極部は、記録ギャップ部に主たる記録磁界成分が集中するリング型磁気コアを形成していることを特徴とする磁気記憶装置。
  15. 請求項１２記載の磁気記憶装置において、
    前記磁気ヘッドの記録磁極部は、前記高周波発振素子と同じトラック幅の突起部、あるいは前記高周波発振素子のトラック幅より広い凹部を有することを特徴とする磁気記憶装置。
  16. 請求項１２記載の磁気記憶装置において、
    回転中心を中心とし、サーボトラック中心から偏心した同心円状セクタからなるデータトラックを有する垂直磁気記録媒体を有することを特徴とする磁気記憶装置。
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