CN101071573A - 垂直磁记录头和磁盘装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种垂直磁记录头，包括产生记录磁场的主磁极(31)、为所述记录磁场形成闭合磁回路的返回极(32)和与所述主磁极(31)在跨磁道方向上磁性地间隔开的侧护罩(41)，其中，在与所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)后沿上的点位于所述主磁极(31)的后沿的前侧。

Description

垂直磁记录头和磁盘装置

技术领域

本发明的一个实施例涉及一种带有侧护罩的垂直磁记录头和包括所述垂直磁记录头的磁盘装置。

背景技术

在垂直记录系统的磁盘装置中，垂直写入磁头在主磁极后沿附近在磁盘上进行记录。然而，如果垂直写入磁头置于所述磁盘的内周或外周，所述主磁极的纵向会相对于磁道方向严重偏斜。角度非常偏斜的写入磁头导致不仅要在所述主极的后沿还要在侧沿进行写操作。这样，所述主极的侧沿可能不利地擦掉部分已经记录在相邻磁道中的信号(侧擦除，sideerase)。当记录磁道之间的防护带的宽度增大以避免在所述主磁极的侧沿可能发生的侧擦除，磁道密度就很难提高。

垂直写入磁头已为人所知，其有主磁极、辅助磁极(返回极)和被加工包围在空气轴承表面(air bearing surface)中的所述主磁极的后沿和侧沿的侧护罩。所述侧护罩从所述主磁极的后沿附近延伸至辅助磁极，所述侧护罩的后沿连接到所述辅助磁极(日本专利申请KOKAI公开NO.2005-190518)。由于所述侧护罩的存在，所述垂直写入磁头能减小由所述主磁极的侧沿引起的擦除宽度。然而，如上所述配置的侧护罩可能降低所述主磁极在其正下方的记录能力，导致重写不足。这样，不利地是不能达到高信号质量。

发明内容

本发明的目标是提供一种垂直磁记录头和一种磁盘装置，其能阻止在主磁极的侧沿可能发生的侧擦除而不降低所述主磁极的记录能力。

根据本发明的一方面，提供一种垂直磁记录头，包括：主磁极，其产生记录磁场；以及侧护罩，与所述主磁极在跨磁道方向磁性地间隔开，其中离所述主磁极最近的所述侧护罩的后沿上的点位于所述主磁极的后沿的前侧。

根据本发明的另一方面，提供一种垂直磁记录头，包括：主磁极，其产生记录磁场；返回极，为所述记录磁场形成闭合磁回路；及侧护罩，与所述主磁极在跨磁道方向磁性地间隔开，其中离所述主磁极最近的所述侧护罩的后沿上的点位于所述主磁极的后沿的前侧。

根据本发明的又一方面，提供一种磁盘装置，包括：磁盘，其包括基底、和设置在所述基底上的软衬层与具有沿磁盘平面垂直方向的易磁化轴的垂直记录层；及旋转致动器，任何上述垂直磁记录头安装在其上，所述旋转致动器被配置成在所述磁盘上对所述垂直磁记录头进行定位。

根据本发明的垂直磁记录头和磁盘装置能阻止所述主磁极的侧沿处可能发生的侧擦除并保持所述主磁极的在磁道上的记录能力。这有助于提高磁道密度。

本发明另外的目的和优点将在后面的描述中进行阐述，并且根据本描述在某种程度上将会容易理解或者可根据本发明的实践可以知悉。本发明的目的和优点可以通过下文详细描述的手段和组合实现得到。

附图说明

结合于此并构成说明书一部分的附图，举例说明本发明的实施例，并与以上给出的总的描述及以下给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1A和1B是描述磁头在偏斜的角度时出现的问题的示图；

图2是显示包括根据本发明第一实施例的磁头和垂直记录介质的垂直磁盘装置的剖视图；

图3是显示图2中的写入磁头的透视图；

图4是图2中的写入磁头从空气轴承表面(ABS)观看的平面图；

图5是根据第二实施例的写入磁头从ABS观察的平面图；

图6是根据第三实施例的写入磁头从ABS观察的平面图；

图7是根据第四实施例的写入磁头从ABS观察的平面图；

图8A和8B是示出擦除带宽的示图；

图9示出了擦除带宽EB的差和SSW/PL比率之间的关系；

图10是说明主磁极倾斜角的示图；

图11示出了当使用具有不同倾斜角的主磁极时观察到的擦除带宽EB的差和SSW/PL比率之间的关系；

图12示出了SSP/SSW比与倾斜角的依赖关系，通过该SSP/SSW比可以施加减小擦除带的效应；

图13是从根据本发明实施例的写入磁头漏出的磁场的二维分布示图；

图14A和14B分别是根据第五实施例的写入磁头从ABS观察的平面图及所述写入磁头的透视图；

图15是根据第六实施例的磁头的透视图；

图16A和16B分别是根据第七实施例的写入磁头从ABS观察的平面图和所述写入磁头的透视图；

图17是说明根据第七实施例的写入磁头的效果示图；

图18是根据第八实施例的写入磁头的透视图；

图19是根据第九实施例的写入磁头从ABS观察的平面图；

图20是根据本发明实施例的磁盘装置透视图。

具体实施方式

根据本发明的另一实施例，提供一种垂直磁记录头，包括：主磁极，其产生记录磁场；返回极，该返回极为所述记录磁场形成闭合磁回路；及侧护罩，其与所述主磁极在跨磁道方向在磁性上间隔开，其中离所述主磁极最近的所述侧护罩的后沿上的点位于所述主磁极的后沿的前侧。

首先，参考图1A和1B，描述磁头在偏斜的角度时出现的问题。图1A示出主磁极31相对于磁道方向的偏斜角STH。图中参考号码32表示返回极。如图所示，偏斜角较大时，写操作不仅要在所述主磁极31的后沿还要在所述主磁极31的侧沿进行。这样，所述主磁极31的侧沿可能不利地擦除已经记录在相邻磁道中的信号(侧擦除)。如图1B所示，当记录磁道之间的防护带宽度增大以避免可能由所述主磁极31的侧沿造成的侧擦除时，磁道密度很难提高。

本发明提供一种垂直磁记录头和磁盘装置，其能阻止在所述主磁极的所述侧沿可能发生的侧擦除而不降低所述主磁极的记录能力。

图2是剖视图，显示垂直磁盘装置，包括根据本发明第一实施例的磁头和垂直记录介质。图3是显示图2中的写入磁头的透视图。图4是图2中的写入磁头从空气轴承表面(ABS)观看的平面图。

磁盘10是垂直双层介质，包括基底11和设置在基底11上的软磁性衬层12及在与磁盘平面垂直的方向上具有各向异性的垂直记录层13。

所述磁头是独立型的，具有彼此分离的读磁头20和写入磁头30。读磁头20包括磁阻膜22和位于磁阻膜22的前侧和后侧的防护膜21和23。

所述写入磁头具有含有高磁导率材料的主磁极31，主磁极31在与磁盘平面垂直的方向上产生记录磁场，所述写入磁头还具有在跨磁道方向与主磁极31磁性隔开并由高磁导率材料形成的侧护罩41、位于主磁极31后侧以有效地通过主磁极31正下方的磁盘10的软磁性衬层12为记录磁场形成闭合磁回路的返回极32、及缠绕在连接主磁极31和返回极32的磁回路上的线圈33，所述线圈33的位置与ABS间隔开以使磁通量流过主磁极31。返回极32不是必需提供的。

如这些图中所示，在与主磁极31最近的侧护罩41的后沿上的点X位于主磁极31的后沿的前侧。

在这一实施例中，主磁极31的前沿比其后沿窄。侧护罩41位于主磁极31的前侧的位置并与主磁极31相邻，这样被分成位于主磁极31两侧的两部分。两个侧护罩41的侧沿沿着主磁极31的侧沿形成。侧护罩41从ABS向远离主磁极31的方向凹进去。

图4示出了评估所述写入磁头性能的参数，返回极32的前沿与侧护罩41的后沿上的离主磁极31最近的点X之间的距离SSW，主磁极31的极长PL，主磁极31和侧护罩41之间最短的距离SSP，及返回极32的前沿与主磁极31的后沿之间的间隙长度WG。

这里，离主磁极31最近的侧护罩41的后沿上的点被确定为X。距离SSW定义为返回极32的前沿与最近的点X之间的距离。理由如下。在没有任何偏斜角时，如图4所示，侧护罩41的后沿可能不与跨磁道方向平行，却可能相对于跨磁道方向偏斜(这将在下面描述)。不管侧护罩41的形状，写入磁头的性能都可以利用返回极32的前沿与离主磁极31最近的侧护罩41的后沿上的点X之间的距离SSW这一参数进行评估。然而，当侧护罩41的后沿与跨磁道方向平行时，如图4所示，返回极32的前沿与侧护罩41的后沿之间的距离SSW在任何位置都是常数。因此，距离SSW在下文中可简单地指返回极32和侧护罩41之间的距离。

如果不提供返回极32，相应于距离SSW的参数是主磁极31的后沿与侧护罩41的后沿上离主磁极31最近的点X之间的距离SZ。

图5是根据本发明第二实施例的写入磁头从ABS观察的平面图。在此图中，主磁极31的前沿的宽度几乎与其后沿宽度相等。侧护罩42位于主磁极31前侧的附近，被分成置于主磁极31的两侧的两部分。两侧护罩42的侧沿分别沿着主磁极31的侧沿形成。

图6是根据本发明的第三实施例的写入磁头从ABS观察的平面图。在此图中，主磁极31的前沿的宽度几乎与其后沿宽度相等。侧护罩43位于主磁极31的前侧的附近，被分成置于主磁极31的两侧的两部分。两个侧护罩43的侧沿与主磁极31之间的距离在前侧较短且在后侧较长。

图7是根据本发明的第四实施例的写入磁头从ABS观察的平面图。图7所示在ABS上主磁极31和侧护罩44的形式几乎与图4中相同。然而，在图7中，主磁极31具有多层结构，其中磁性层311和非磁性层312沿磁道方向交替层叠。侧护罩44具有多层结构，其中磁性层441和非磁性层442沿磁道方向交替层叠。

在本发明的各实施例中，擦除带宽度用作评估写入磁头的性能的指数。参考图8A和8B来描述擦除带宽度。如图8A和8B所示，要对准的中心磁道表示为TR1，并且在所述中心磁道两侧的相邻磁道表示为TR2和TR3。。

首先，如图8A所示，记录信号P2和P3被记录在中心磁道TR1两侧相邻的磁道TR2和TR3上。记录信号P2和P3的磁道宽度定义为磁道轮廓中峰值V的半宽ML2和ML3。在相邻的磁道TR2中，记录是在TR2和TR1之间的距离小于记录信号P2的磁道宽度ML2的位置进行的。在相邻的磁道TR3中，记录是在TR3和TR1之间的距离小于记录信号P3的磁道宽度ML3的位置进行的。

然后，如图8B所示，记录信号P1记录在中心磁道TR1中。在中心磁道TR1中记录后，写在中心磁道TR1两侧相邻的磁道TR2和TR3上的记录信号P2和P3变成了输出值减小且记录宽度减小的信号PM2和PM3。图8B用实线示出了信号PM2和PM3的磁道轮廓图。在图8B中，相应于图8A中记录信号P2和P3的输出值V的半值的记录信号PM2和PM3之间的距离定义为擦除宽度EL。可以确定较大的擦除宽度EL表示相邻的磁道被擦除，并且较小的擦除宽度EL表示相邻的磁道较少地被擦除。因此，擦除宽度EL的值大使得可以评估所述写入磁头的性能。类似地，可以基于擦除带宽度EB＝擦除宽度EL-磁记录宽度ML2(或ML3)来评估写入磁头的性能。

图9是显示擦除带宽度EB的差和SSW(所述返回极和所述侧护罩之间的距离)与PL(所述主磁极的极长)之比SSW/PL之间的关系的示图。图9中纵坐标轴上擦除带宽度EB的差是指没有侧护罩的写入磁头和有侧护罩的写入磁头之间的擦除带宽度的差；所述写入磁头具有相等的记录能力。因此，如果带有所述侧护罩的写入磁头使得擦除带宽度EB的差值是负的，这意味着可能发生的侧擦除能被抑制。图9示出根据第一和第三实施例的写入磁头的结果。该图形表示当SSW/PL比在1/3和1之间时两个写入磁头都能减小擦除带宽度。

擦除带宽度EB也受到主磁极的倾斜角的影响。如图10所示，倾斜角θ_b(度)是所述主磁极的侧沿与向下的磁道方向之间的角。

对于图4中所示示例的磁头，擦除带宽度差是利用具有不同倾斜角θ_b(度)的两个主磁极31并改变SSP和SSW进行测量的。图11示出了擦除带宽度EB的差和SSP与SSW的比SSP/SSW之间的关系。该图表明擦除带宽度EB的差随着SSP/SSW一直减小，显示了减小擦除带的效果。例如，在倾斜角θ_b(度)为9度时，在0.1＜SSP/SSW＜0.35的范围中，擦除带能减小到低于传统的磁头的擦除带。在倾斜角θ_b(度)为5度时，在0.1＜SSP/SSW＜0.5的范围中，擦除带能减小到低于传统的磁头的擦除带。

图12示出了对减小擦除带有影响的SSP/SSW比对倾斜角的依存关系。该图显示施加减小擦除带的效应的范围是：0.1＜SSP/SSW＜0.7。另外，SSP/SSW的上限值依赖于倾斜角θ_b(度)，并表述为：-0.034×θ_b+0.67。因此，减小擦除带的效应尤其在满足0.1＜SSP/SSW＜-0.034×θ_b+0.67的关系的范围内实施。

另外，所述返回极和所述侧护罩之间的距离SSW优选为至少是所述返回极和所述主磁极之间的间隙长度WG的两倍。

图13是根据本发明的实施例的写入磁头从ABS观察的平面图，该平面图被从写入磁头泄漏的磁场的二维分布叠加。该写入磁头包括后沿位于主磁极31的后沿的前侧的侧护罩41。这使得主磁极31的后沿附近的磁场强度保持与由没有任何侧护罩的写入磁头得到的磁场强度相当。此外，如同参考图9所述，侧护罩41使得能够减小由主磁极31的侧沿引起的擦除带宽度EE3。

另一方面，如同已经提到的日本专利申请KOKAI公开NO.2005-190518中所述，利用一种其具有从所述主磁极的后沿附近延伸到返回极并连接到返回极的侧护罩的写入磁头，可以减小所述擦除带宽度，但所述主磁极的后沿的磁场强度减小，降低了磁道上记录图案的信号质量。因此，传统的技术能提高磁道密度，但不利的是不能提高线性密度，进而不能提高所述磁盘装置的记录密度。

图14A和14B分别是根据本发明第五实施例的写入磁头从ABS观察的平面图及所述写入磁头的透视图。在该写入磁头中的侧护罩45设置在主磁极31的前侧，并与主磁极31的侧沿和前沿在磁性上间隔开。然而，与图4中的侧护罩41不同，侧护罩45不分成置于主磁极31的两侧的两部分。

同样在该写入磁头中，优选返回极32和侧护罩45之间的距离SSW与主磁极的极长PL之比SSW/PL大致在1/3与1之间。

图15是根据本发明第六实施例的磁头的透视图。在写入磁头中侧护罩46通过连接部分51连接到读磁头中的防护膜23。防护膜23和侧护罩46可以在比ABS更靠里的面连接。

图16A和16B分别是根据本发明第七实施例的写入磁头从ABS观察的平面图和所述写入磁头的透视图。在该写入磁头中的侧护罩47与主磁极31在跨磁道方向磁性隔离开，并分成置于主磁极31的前侧附近在主磁极31两侧的两部分。然而，侧护罩47在远离主磁极31的位置连接到返回极32。

参考图17，将描述根据第七实施例的写入磁头的效果。图17示出了擦除带宽度EB的差和BW(主磁极31的后沿的角与侧护罩47和返回极32之间的连接处之间的距离)与SSP(主磁极31和侧护罩47之间的最短距离)之比BW/SSP之间的关系。

这里，图17中的纵轴上擦除带宽度EB的差类似于参考图9所述。图17表明BW/SSP比为3或更大对减小擦除带宽度是有效的。特别地，BW/SSP比为10或更大对减小擦除带宽度非常有效。

图18是根据本发明第八实施例的写入磁头的透视图。类似于图16B中侧护罩47，在该写入磁头中的侧护罩48在跨磁道方向与主磁极31磁性隔开，并分成置于主磁极31前侧附近在主磁极31两侧的两部分。然而，侧护罩48在远离主磁极31的位置连接到返回极32。注意侧护罩48的形状与侧护罩47不同。

同样对于该写入磁头，如参照图17所述，BW/SSP比为3或更大对减小擦除带宽度是有效的。BW/SSP比为10或更大对减小擦除带宽度非常有效。

图19是根据本发明第九实施例的写入磁头的平面图。该写入磁头的主磁极31具有逐渐变细的前侧沿，以及比后沿窄的前沿。在该写入磁头中的侧护罩49在跨磁道方面与主磁极31磁性隔开，并分成置于主磁极31前侧附近在主磁极31两侧的两部分。然而，侧护罩49在远离主磁极31的位置连接到返回极32。

当SSW/PL比大致在1/3和1之间时，该写入磁头也能减小擦除带宽度。进一步，当BW与主磁极31和侧护罩49之间最短距离SSPk之比BW/SSPk为3或更大，尤其是10或者更大时，所述擦除带宽度会有效地减小。

如上所述，根据本发明的垂直磁记录头能够抑制在偏斜的主磁极的侧沿可能产生的侧擦除，而不降低所述主磁极的记录能力。这对提高垂直磁记录装置的记录密度非常有帮助。

图20是根据本发明实施例的磁盘装置透视图。该磁记录装置具有垂直磁性盘及配置为在所述磁盘上定位垂直磁记录头的旋转致动器。

如图2所示，磁盘10是垂直双层介质，包括软磁性底层及带有在与磁盘平面垂直的方向上各向异性的垂直记录层。记录磁道在磁盘10上同心地形成。磁盘10可旋转地安装在置于外壳100内的主轴马达101上。旋转致动器包括致动器臂103、悬架104、磁头滑块105及音圈电机(VCM)106。

枢轴102安装在磁盘10的附近。致动器臂103附于枢轴102。悬架104保持于致动器臂103的一端。磁头滑块105支撑于悬架104的底表面上。读磁头和写入磁头形成于磁头滑块105中，如图2所示。该写入磁头是，例如，如第一到第九实施例中所述的任何一种。音圈电机106作为一种致动装置安装在致动器臂103的另一端。音圈电机106驱动致动器臂103、悬架104和磁头滑块105，以使所述写入磁头在磁盘10上定位于任何半径的位置。

在如图20所示的带有所述旋转致动器的磁盘装置中，当在磁盘10的内围或外围定位时，写入磁头倾斜了很大的角度，如图1所示。如上所述，根据本发明的写入磁头即使是偏斜角很大也能抑制在所述主磁极的边沿可能发生的侧擦除，而不降低所述主磁极的记录能力。

其他的优点和修改对本领域的技术人员是容易的。因此，本发明在其更广的方面并不局限于这些具体细节及这里示出并描述的代表性实施例。因此，在不背离所附权利要求及其等同内容所限定的总的发明构思的精神或范围的情况先可以作出各种修改。

Claims (11)

1.一种垂直磁记录头，其特征在于包括：

主磁极(31)，其产生记录磁场；及

侧护罩(41)，该侧护罩在跨磁道方向与所述主磁极(31)在磁性上间隔开，

其中，离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的后沿上的点位于所述主磁极(31)的后沿的前侧。

2.如权利要求1所述的垂直磁记录头，其特征在于所述主磁极(31)的所述后沿和离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的所述后沿上的所述点之间的距离SZ与所述主磁极(31)的极长PL之比SZ/PL为1/3到1。

3.一种垂直磁记录头，其特征在于包括：

主磁极(31)，其产生记录磁场；

返回极(32)，该返回极为所述记录磁场形成闭合磁回路；及

侧护罩(41)，在跨磁道方向与所述主磁极(31)在磁性上间隔开，

其中，离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的后沿上的点位于所述主磁极(31)的后沿的前侧。

4.如权利要求3所述的垂直磁记录头，其特征在于所述返回极(32)的前沿和离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的所述后沿上的所述点之间的距离SSW与所述主磁极(31)的极长PL之比SSW/PL为1/3到1。

5.如权利要求3所述的垂直磁记录头，其特征在于所述主磁极(31)和所述侧护罩(41)之间最短的距离SSP小于所述返回极(32)的前沿和离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的所述后沿上的所述点之间的距离SSW。

6.如权利要求3所述的垂直磁记录头，其特征在于所述主磁极(31)和所述侧护罩(41)之间最短的距离SSP与所述返回极(32)的所述前沿和离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的所述后沿上的所述点之间的距离SSW的比SSP/SSW大于等于0.1并且小于等于0.7。

7.如权利要求3所述的垂直磁记录头，其特征在于所述主磁极(31)和所述侧护罩(41)之间最短的距离SSP与所述返回极(32)的所述前沿和离所述主磁极(31)最近的所述侧护罩(41)的所述后沿上的所述点之间的距离SSW的比SSP/SSW满足以下关系：

0.1＜SSP/SSW＜-0.034×θ_b+0.67

其中θ_b表示所述主磁极(31)的倾斜角[度]。

8.如权利要求3所述的垂直磁记录头，其特征在于所述侧护罩(47)和所述返回极(32)在远离所述主磁极(31)的位置彼此相互连接。

9.如权利要求8所述的垂直磁记录头，其特征在于所述主磁极(31)的所述后沿的拐角与所述侧护罩(47)和所述返回极(32)的连接处之间的距离BW与所述主磁极(31)和所述侧护罩(47)之间最短的距离SSP之比BW/SSP为3或更大。

10.一种磁盘装置，其特征在于包括：

磁盘(10)，其包括基底(11)，和设置在所述基底上的软磁性衬层(12)及在与磁盘平面垂直的方向上具有易磁化轴的垂直记录层(13)；以及

旋转致动器(103)，如权利要求1所述的垂直磁记录头(30)安装在其上，所述旋转致动器(103)被配置成在所述磁盘(10)上将所述垂直磁记录头(30)定位。

11.一种磁盘装置，其特征在于包括：

磁盘(10)，其包括基底(11)、设置在所述基底上的软磁性衬层(12)和在与磁盘平面垂直的方向上具有易磁化轴的垂直记录层(13)；及

旋转致动器(103)，如权利要求3所述的垂直磁记录头(30)安装在其上，所述旋转致动器(103)被配置成在所述磁盘(10)上将所述垂直磁记录头(30)定位。

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