JP2010146666A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高記録周波数でも出力劣化によるビットエラーレートの低下を抑制して、高記録密度を達成できる磁気ディスク装置を提供する。
【解決手段】垂直磁気異方性を有する磁気記録層を含む磁気ディスクと、主磁極および前記主磁極に対してトラック方向およびトラック方向以外の方向に設けられた複数のリターン磁極を含むコアと、前記複数のリターン磁極の各々に対応して巻かれたコイルとを含む記録ヘッドと、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子をトラック方向に沿って前後から挟む１対のシールドとを含む再生ヘッドとを有することを特徴とする磁気ディスク装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は複数のリターン磁極が設けられた記録ヘッドを有する磁気ディスク装置に関する。

垂直記録方式の磁気ディスク装置は、主磁極およびリターン磁極を含むコアと、コアに巻かれたコイルとを含む記録ヘッドを有する。

このような磁気ディスク装置で記録密度を向上するためには、媒体上に記録される磁化幅を狭くする必要がある。たとえば、主磁極に２層の磁性膜を用い、トレーリング側の磁性膜のクロストラック方向の幅をリーディング側の磁性膜のクロストラック方向の幅よりも大きくした記録ヘッドが提案されている（特許文献１）。また、主磁極に対してクロストラック方向に沿う両側にリターン磁極を設けた記録ヘッドも提案されている（特許文献２）。

従来の記録ヘッドでは、主磁極とリターン磁極とその接続部を含むコアに複数ターンのコイルが巻かれている。これは、主磁極の先端から発生する記録磁界を強くし、媒体上に記録される信号の品質を高めるためである。

しかし、主磁極とリターン磁極との間に、複数ターンのコイルを挿入するには、主磁極とリターン磁極を含むコアの高さを高くする必要がある。しかし、コアの高さが高いと、コア中の磁路長が長くなり、高記録周波数ではコア中の磁化応答に時間差が生じるため出力波形が歪む。この結果、出力劣化が起こり、ビットエラーレートが低下して、高記録密度を達成できなくなる。
特開２００７−２２０２０９号公報 特開平５−９４６０３号公報

本発明の目的は、高記録周波数でも出力劣化によるビットエラーレートの低下を抑制して、高記録密度を達成できる磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の実施形態によれば、垂直磁気異方性を有する磁気記録層を含む磁気ディスクと、主磁極および前記主磁極に対してトラック方向およびトラック方向以外の方向に設けられた複数のリターン磁極を含むコアと、前記複数のリターン磁極の各々に対応して巻かれたコイルとを含む記録ヘッドと、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子をトラック方向に沿って前後から挟む１対のシールドとを含む再生ヘッドとを有することを特徴とする磁気ディスク装置が提供される。

本発明の磁気ディスク装置は、高記録周波数でも出力劣化によるビットエラーレートの低下を抑制することができ、高記録密度を達成できる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。

実施例１
図１（ａ）、（ｂ）、図２および図３を参照して実施例１の磁気ディスク装置を説明する。図１（ａ）は実施例１の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッド３７と磁気ディスク２０を示す斜視図である。図１（ｂ）は主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図である。図２は磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。図３は記録ヘッド３７と再生ヘッド７を媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図である。

磁気ヘッドは、記録ヘッド３７と再生ヘッド７とが分離した記録再生分離型磁気ヘッドである。

記録ヘッド３７はディスク面に対して垂直方向に磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極４５と、リターン磁極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄと、主磁極４５と各々のリターン磁極４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄとを接続する接続部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを含むコアと、このコアに巻かれたコイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄとを有する。

リターン磁極４１ａは主磁極４５に対してトラック方向に沿う後方（トレーリング側）に配置されている。リターン磁極４１ｃ，４１ｄは主磁極４５に対してクロストラック方向に沿う左右両側に配置されている。リターン磁極４１ｂは主磁極４５に対してトラック方向に沿う前方（リーディング側）に配置されている。このように、主磁極４５に対してトラック方向およびクロストラック方向に沿って前後左右に合計４つのリターン磁極が設けられている。

コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄは、コアの接続部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄに各リターン磁極に対応して１ターンだけ巻かれている。本実施例では、図１（ａ）に矢印で示すように、コイル３１ｂ，３１ｃ，３１ａ，３１ｄが直列に接続されている。各コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄに、図１（ａ）の矢印で示すように電流を流すと、主磁極４５に同一方向の磁界が発生する。

再生ヘッド７は、磁気抵抗効果膜１と、これをトラック方向に沿って前後から挟む１対の軟磁気特性を示すシールド３，４を有する。

磁気ディスク２０は、基板２５上に、軟磁性層２６、垂直磁気異方性を有する磁気記録層２３、および保護膜２２が積層された構造を有する。

コイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが、各リターン磁極に対応して１ターンだけ巻かれていることを換言すると、以下のようになる。ここで、各々のコイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄの１ターンの最長長さをＣＬ、主磁極４５の先端からコアの接続部５１ａ，５１ｂまでの高さをＭＨとすると、これらがＣＬ＜２π×ＭＨの関係を満たす。

上述したように、従来の記録ヘッドでは、リターン磁極に対応して複数ターンのコイルを巻いていたためコア中の磁路長が長くなり、高記録周波数ではコア中の磁化応答に時間差が生じて出力波形が歪み、結果として出力劣化が起こり、ビットエラーレートが低下して高記録密度を達成できなかった。一方、１つのリターン磁極を用い、磁路長を短くするために単純にコイルの巻数を減らすと、主磁極の先端から発生する記録磁界が低下し、磁気ディスク上に記録される信号の品質が劣化する。

これに対して、本実施例のように各リターン磁極に対応してコイル３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを１ターンだけ巻いた場合、従来のようにリターン磁極に対応してコイルを複数ターン巻いた場合よりも、主磁極４５および各々のリターン磁極で構成されるコアの磁路長を短くすることができる。しかも、４つのコイルの合計の巻数は従来とほぼ同等を維持することができるので、主磁極４５の先端から発生する記録磁界が低下することもない。このようにコイルの巻き数を従来と同等に確保するとともに主磁極およびリターン磁極を含むコアの磁路長を短くすることができる。したがって、高記録周波数で記録した場合のコア内の磁化応答性を改善でき、出力波形歪を取り除くことができ、高記録密度が可能になる。

実施例２
図４（ａ）、（ｂ）、図５および図６を参照して実施例２の磁気ディスク装置を説明する。図４（ａ）は実施例２の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッド６７と磁気ディスク２０を示す斜視図である。図４（ｂ）は主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図である。図５は磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。図６は記録ヘッド６７と再生ヘッド７を媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図である。実施例１と共通する一部の部材については説明を省略する。

記録ヘッド６７はディスク面に対して垂直方向に磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極７５と、リターン磁極７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄと、主磁極７５と各々のリターン磁極７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄとを接続する接続部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄを含むコアと、このコアに巻かれたコイル６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄとを有する。

リターン磁極７１ａは主磁極７５に対してトラック方向に沿う後方（トレーリング側）に配置されている。リターン磁極７１ｃ，７１ｄは主磁極７５に対してクロストラック方向に沿う左右両側に配置されている。リターン磁極７１ｂは主磁極７５に対してトラック方向に沿う前方（リーディング側）に配置されている。このように、主磁極７５に対してトラック方向およびクロストラック方向に沿って前後左右に合計４つのリターン磁極が設けられている。リターン磁極７１ｃ，７１ｄの下端部（ＡＢＳ側）はリターン磁極７１ａに向かって突出して幅広くなっており、フリンジを抑制できる効果がある。

コイル６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄは、コアの接続部８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄに各リターン磁極に対応して１ターンだけ巻かれている。なお、図４（ａ）はコイル６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄが１ターンだけ巻かれていることを図示し、相互の接続状態を示していないが、これらのコイルは図１（ａ）と同様に直列に接続されている。

本実施例でも、各々のコイル６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄの１ターンの最長長さをＣＬ、主磁極７５の先端からコアの接続部８１ａ，８１ｂまでの高さをＭＨとすると、これらがＣＬ＜２π×ＭＨの関係を満たしている。本実施例でも実施例１と同様な効果を得ることができる。

実施例３
図７（ａ）、（ｂ）、図８および図９を参照して実施例３の磁気ディスク装置を説明する。図７（ａ）は実施例３の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッド９７と磁気ディスク２０を示す斜視図である。図７（ｂ）は主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図である。図８は磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。図９は記録ヘッド９７と再生ヘッド７を媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図である。実施例１と共通する一部の部材については説明を省略する。

記録ヘッド９７はディスク面に対して垂直方向に磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極１０５と、リターン磁極１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄと、主磁極１０５と各々のリターン磁極１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄとを接続する接続部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄを含むコアと、このコアに巻かれたコイル９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄとを有する。

リターン磁極１０１ａは主磁極１０５に対してトラック方向に沿う後方（トレーリング側）に配置されている。リターン磁極１０１ｃ，１０１ｄは主磁極１０５に対してクロストラック方向に沿う左右両側に配置されている。リターン磁極１０１ｂは主磁極１０５に対してトラック方向に沿う前方（リーディング側）に配置されている。このように、主磁極１０５に対してトラック方向およびクロストラック方向に沿って前後左右に合計４つのリターン磁極が設けられている。

コイル９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄは、コアの接続部１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄに各リターン磁極に対応して１ターンだけ巻かれている。なお、図７（ａ）はコイル９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄが１ターンだけ巻かれていることを図示し、相互の接続状態を示していないが、これらのコイルは図１（ａ）と同様に直列に接続されている。

主磁極９５に対してクロストラック方向に沿う左右両側に配置されたリターン磁極１０１ｃ，１０１ｄに対応するコイル９１ｃ，９１ｄは、主磁極９５に対してトラック方向に沿って前後に配置されたリターン磁極１０１ａ，１０１ｂに対応するコイル９１ａ，９１ｂとほぼ直交するように水平に巻かれている。このように一部のコイルを水平に配置することにより、主磁極１０５とリターン磁極１０１ｃ，１０１ｄからなる磁路長をより短くすることができる。

本実施例でも、各々のコイル９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄの１ターンの最長長さをＣＬ、主磁極１０５の先端からコアの接続部１１１ａ，１１１ｂまでの高さをＭＨとすると、これらがＣＬ＜２π×ＭＨの関係を満たしている。本実施例でも実施例１と同様な効果を得ることができる。

実施例４
図１０（ａ）、（ｂ）、図１１および図１２を参照して実施例４の磁気ディスク装置を説明する。図１０（ａ）は実施例４の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッド１４７と磁気ディスク２０を示す斜視図である。図１０（ｂ）は主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図である。図１１は磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図である。図１２は記録ヘッド１４７と再生ヘッド７を媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図である。実施例１と共通する一部の部材については説明を省略する。

記録ヘッド１４７はディスク面に対して垂直方向に磁界を発生させる高透磁率材料からなる主磁極１５５と、リターン磁極１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ，１５６ｄと、主磁極１５５と各々のリターン磁極１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ，１５６ｄとを接続する接続部１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄを含むコアと、このコアに巻かれたコイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄとを有する。

リターン磁極１５６ａは主磁極１５５に対してトラック方向に沿う後方（トレーリング側）に配置されている。リターン磁極１５６ｃ，１５６ｄは主磁極１５５に対してクロストラック方向に沿う左右両側でトラック方向に沿う前方（リーディング側）にずれて配置されている。リターン磁極１５６ｂは主磁極１５５に対してトラック方向に沿う前方（リーディング側）に配置されている。このように、主磁極１０５に対してトラック方向およびクロストラック方向に沿って合計４つのリターン磁極が設けられている。

コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄは、コアの接続部１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄに各リターン磁極に対応して１ターンだけ巻かれている。本実施例では、図１０（ａ）に矢印で示すように、コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄが直列に接続されている。各コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄに、図１０（ａ）の矢印で示すように電流を流すと、主磁極１５５に同一方向の磁界が発生する。

本実施例では、上記のようにリターン磁極１５６ｃ，１５６ｄを主磁極１５５よりもリーディング側にずらして配置しているので、コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄのコイル面をほぼ平行に並べることができる。この構造では、コイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄを積層プロセスによって作製するのが容易になる。

本実施例でも、各々のコイル１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄの１ターンの最長長さをＣＬ、主磁極１５５の先端からコアの接続部１６１ａ，１６１ｂまでの高さをＭＨとすると、これらがＣＬ＜２π×ＭＨの関係を満たしている。本実施例でも実施例１と同様な効果を得ることができる。

従来の記録ヘッドのように、１つのリターン磁極に対応してコイルを複数ターン、たとえば４ターン巻いた場合、主磁極とリターン磁極との間に複数ターンのコイルを収めるために主磁極およびリターン磁極を含むコアの物理的な長さ、すなわち磁路長が長くなる。コアの磁路長が長くなると、コア中の磁化応答に時間差が生じるため、出力波形に歪が生じ、平均出力および出力の分散が悪化する。この欠点を図１３（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

図１３（ａ）は従来の記録ヘッドを用いて記録周波数４００ＭＨｚで磁気ディスクに記録を行った場合の出力波形を示す図である。図１３（ｂ）は従来の記録ヘッドを用いて記録周波数６００ＭＨｚで磁気ディスクに記録を行った場合の出力波形を示す図である。図１３（ｃ）および（ｄ）は図１３（ｂ）の波形の一部を拡大した図である。図１３（ａ）では出力波形は正弦波を示している。しかし、図１３（ｂ）およびその拡大図１３（ｃ）、（ｄ）では、出力波形のピークがダブルピークになっており、出力波形に歪が生じている。この結果、平均出力および出力の分散も悪化する。

図１４は本発明の記録ヘッドを用いて記録周波数６００ＭＨｚで磁気ディスクに記録を行った場合の出力波形を示す図である。本発明の記録ヘッドを用いた場合には、記録周波数が高くなっても記録ヘッドの磁化応答特性は変わらず、高記録周波数での出力波形に歪が生じない。この結果、出力劣化および出力変動も抑制できる。

図１５は、従来の記録ヘッドを用いた場合および本発明の記録ヘッドを用いた場合の、再生出力の記録周波数依存性を示す図である。従来の記録ヘッドを用いた場合には、記録周波数５００ＭＨｚ以上で記録した場合には、隣接ビット波形干渉による出力劣化以上に急激に出力が劣化している。これに対して、本発明の記録ヘッドを用いた場合には、記録周波数５００ＭＨｚ以上で記録しても、隣接ビット波形干渉以上に出力が劣化することはない。したがって、本発明の記録ヘッドを用いた場合には、従来に対して高記録密度化が可能となる。

実施例１の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッドと磁気ディスクを示す斜視図と、主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図。 実施例１の磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図。 実施例１の記録ヘッドと再生ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図。 実施例２の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッドと磁気ディスクを示す斜視図と、主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図。 実施例２の磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図。 実施例２の記録ヘッドと再生ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図。 実施例３の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッドと磁気ディスクを示す斜視図と、主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図。 実施例３の磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図。 実施例３の記録ヘッドと再生ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図。 実施例４の磁気ディスク装置に搭載される記録ヘッドと磁気ディスクを示す斜視図と、主磁極および主磁極とほぼ同一面に配置されたリターン磁極を含むコアの斜視図。 実施例４の磁気ディスク装置をトラック方向に沿って切断した断面図。 実施例４の記録ヘッドと再生ヘッドを媒体対向面（ＡＢＳ）から見た平面図。 従来の記録ヘッドを用い、記録周波数を４００ＭＨｚまたは６００ＭＨｚとした場合の再生出力を示す図。 本発明の記録ヘッドを用い、記録周波数を６００ＭＨｚとした場合の再生出力を示す図。 従来の記録ヘッドと本発明の記録ヘッドを用いた場合の再生出力の記録周波数依存性を示す図。

符号の説明

１…磁気抵抗効果膜、３，４…シールド、７…再生ヘッド、２０…磁気ディスク、２２…保護膜、２３…磁気記録層、２５…基板、２６…軟磁性層、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ…コイル、３７…記録ヘッド、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ…リターン磁極、４５…主磁極、５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…接続部、６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６１ｄ…コイル、６７…記録ヘッド、７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ…リターン磁極、７５…主磁極、８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ…接続部、９１ａ，９１ｂ，９１ｃ，９１ｄ…コイル、９７…記録ヘッド、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ…リターン磁極、１０５…主磁極、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１１ｄ…接続部、１４１ａ，１４１ｂ，１４１ｃ，１４１ｄ…コイル、１４７…記録ヘッド、１５６ａ，１５６ｂ，１５６ｃ，１５６ｄ…リターン磁極、１５５…主磁極、１６１ａ，１６１ｂ，１６１ｃ，１６１ｄ…接続部。

Claims (3)

1. 垂直磁気異方性を有する磁気記録層を含む磁気ディスクと、
   主磁極および前記主磁極に対してトラック方向およびトラック方向以外の方向に設けられた複数のリターン磁極を含むコアと、前記複数のリターン磁極の各々に対応して巻かれたコイルとを含む記録ヘッドと、
   磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子をトラック方向に沿って前後から挟む１対のシールドとを含む再生ヘッドと
   を有することを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 前記複数のリターン磁極の各々に対応して巻かれたコイルが直列に接続されていることを特徴とする請求項１の磁気ディスク装置。
3. 前記複数のリターン磁極の各々に対応してコイルが１ターンだけ巻かれていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ディスク装置。

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