JP2004071139A - 丸形状上部磁極 - Google Patents
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Abstract
【課題】より速い磁化反転が起こり磁極先端領域内に磁壁が形成されない上部磁極を提供すること。
【解決手段】本発明は、回転ディスクの表面に対面するための空気ベアリング面を有し、磁極先端と磁極先端に取り付けられた略丸形状で実質的に平面状の本体とを備える磁気記録ヘッドである。磁極先端の幅は、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する。上部磁極本体の略丸形形状は、上部磁極の磁化が徐々にその方向を変えて本体の縁に従うようなものである。また磁極先端は、低残留磁気（オントラック消去の可能性を減らすため）と、緩やかな磁区スピン構造（スイッチング速度および再現性を高めるため）とを有し、磁極先端付近に形成される磁壁を全く有さない。
【選択図】 図４
【解決手段】本発明は、回転ディスクの表面に対面するための空気ベアリング面を有し、磁極先端と磁極先端に取り付けられた略丸形状で実質的に平面状の本体とを備える磁気記録ヘッドである。磁極先端の幅は、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する。上部磁極本体の略丸形形状は、上部磁極の磁化が徐々にその方向を変えて本体の縁に従うようなものである。また磁極先端は、低残留磁気（オントラック消去の可能性を減らすため）と、緩やかな磁区スピン構造（スイッチング速度および再現性を高めるため）とを有し、磁極先端付近に形成される磁壁を全く有さない。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、磁気データの記憶および取出しシステムの分野に関する。より詳細には、本発明は、ライタ部分が丸形状の上部磁極を有する磁気記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子データ記憶および取出しシステムでは、変換ヘッドは通常、磁気的にエンコードされた情報を磁気ディスク上に記憶させるためのライタと、磁気的にエンコードされた情報を磁気ディスクから取り出すためのリーダとを備える。リーダは通常、２つのシールドと、シールド間に位置する磁気抵抗（ＭＲ）センサとからなる。ディスク表面からの磁束によって、ＭＲセンサの検出層の磁化ベクトルの回転が引き起こされ、次にこの回転によって、ＭＲセンサの電気抵抗率の変化が引き起こされる。ＭＲセンサのこの抵抗率変化は、ＭＲセンサに電流を流してＭＲセンサの両端に生じる電圧を測定することによって、検出することができる。次に外部回路によって、電圧情報を適切なフォーマットに変換した後、必要に応じてこの情報を処理する。
【０００３】
ライタ部分は通常、上部および下部磁極からなる。これらは、ライタの空気ベアリング面においてギャップ層によって互いに分離され、空気ベアリング面から遠位の（ｄｉｓｔａｌ）領域において後方ギャップ・クローザ（ｂａｃｋ ｇａｐ ｃｌｏｓｅｒ）または後方ビア（ｂａｃｋ ｖｉａ）によって互いに接続されている。上部および下部磁極の間には、絶縁層によって封入された導電性コイルの１つまたは複数の層が位置する。ライタ部分およびリーダ部分は多くの場合、合体された構成で配置され、共用磁極がリーダ部分の上部シールドおよびライタ部分の下部磁極の両方の機能を果たす。
【０００４】
磁気媒体にデータを書き込むためには、導電性コイルに電流を流して、上部および下部磁極間の書込みギャップに磁界を発生させる。コイルを流れる電流の極性を反転させることによって、磁気媒体に書き込まれるデータの極性も反転する。上部磁極は一般に、上部および下部磁極のトレーリング磁極（ｔｒａｉｌｉｎｇ ｐｏｌｅ）であるため、上部磁極を用いてデータを物理的に磁気媒体に書き込む。したがって、書き込まれるデータのトラック幅を画定するのは上部磁極である。より詳細には、トラック幅は、空気ベアリング面での書込みギャップ付近の上部磁極の幅によって画定される。
【０００５】
磁気記録では、情報を記録し確実に読み出すことができる面密度を向上させることが望ましい。このような要求があるために、磁気記録トラックに沿ったビット長が短くなりトラック幅が縮小する傾向にある。狭いトラック幅は、狭い磁極先端をヘッドの空気ベアリング面（ＡＢＳ）で用いることによって実現される。しかし磁極幅は、コイルが磁極間を通るヘッドの本体領域では大きくなければならない。コイル書込み電流によって、磁極を通る十分な磁束を得るためには、より広い磁極幅が必要である。そのため磁極にテーパを付けて、本体領域では幅を広くし、ＡＢＳでの磁極先端領域では幅を狭くすることが普通である。
【０００６】
従来のライタ・デザインでの上部磁極は、磁極先端領域において略三角形状である。また上部磁極は通常、固有の強い一軸異方性を有さない材料から形成されている。その結果、上部磁極の形状異方性が、上部磁極内での磁区形成を決定する支配的な要因となっている。磁極先端領域での上部磁極の形状異方性のために、磁極先端またはその付近に押し付けられた磁壁が形成される。また磁極先端に隣接する磁区からの磁束によって、磁極先端内に高残留磁気が誘発される。これは、データのオントラック（ｏｎ−ｔｒａｃｋ）消去の原因となる可能性がある。さらに磁極先端における磁化反転は、先端を横切る磁壁移動と同時に起こる。そのため従来の上部磁極のデザインでは、磁壁移動がかなり遅くて不規則となる可能性があり、その結果、磁極先端における磁化反転も遅くなる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、より速い磁化反転が起こり磁極先端領域内に磁壁が形成されない上部磁極が必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転ディスクの表面に対面するための空気ベアリング面を有し、磁極先端と磁極先端に取り付けられた略丸形状で実質的に平面状の本体とを備える磁気記録ヘッドである。磁極先端の幅は、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する。上部磁極本体の略丸形形状は、上部磁極の磁化が徐々にその方向を変えて本体の縁に従うようなものである。また磁極先端は、低残留磁気（オントラック消去の可能性を減らすため）と、緩やかな磁区スピン構造（スイッチング速度および再現性を高めるため）とを有し、磁極先端付近に形成される磁壁を全く有さない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４に垂直な面に沿って見た、磁気読取り／書込みヘッド１００および磁気ディスク１０２の断面図である。磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４は、磁気ディスク１０２のディスク表面１０６に面している。磁気ディスク１０２は、矢印Ａで示すように、磁気読取り／書込みヘッド１００と相対的な方向に移動または回転する。空気ベアリング面１０４とディスク表面１０６との間の間隔は、磁気読取り／書込みヘッド１００と磁気ディスク１０２との間の接触を避けながら、最小限であることが好ましい。
【００１０】
磁気読取り／書込みヘッド１００のライタ部分は、上部磁極１０８、ヨーク１０９、絶縁物１１０、導電性コイル１１２、および下部磁極／上部シールド１１４を備える。絶縁物１１０を用いることによって、導電性コイル１１２はヨーク１０９と上部シールド１１４との間の所定の位置に保持されている。図１において、導電性コイル１１２は一層のコイルとして示されているが、磁気読取り／書込みヘッド・デザインの分野で良く知られているように、複数層のコイルで形成されていても良い。
【００１１】
磁気読取り／書込みヘッド１００のリーダ部分は、下部磁極／上部シールド１１４、上部ギャップ層１１５、金属コンタクト層１１６、下部ギャップ層１１７、下部シールド１１８、および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）スタック１２０を備える。金属コンタクト層１１６は、上部ギャップ層１１５と下部ギャップ層１１７との間に位置している。ＧＭＲスタック１２０は、金属コンタクト層１１６および下部ギャップ層１１７の終端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｎｄｓ）間に位置している。上部ギャップ層１１５は、下部磁極／上部シールド１１４と金属コンタクト層１１６との間に位置している。下部ギャップ層１１７は、金属コンタクト層１１６と下部シールド１１８との間に位置している。下部磁極／上部シールド１１４は、シールドとしてだけでなく、上部磁極１０８と共に用いる共用磁極としても機能する。
【００１２】
図２は、磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４の層線図である。図２では、磁気読取り／書込みヘッド１００の磁気的に重要な要素の位置を、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４に沿って見えるとおりに示している。図２では、磁気読取り／書込みヘッド１００の間隔層および絶縁層は全て、明瞭にするために省略してある。下部シールド１１８および下部磁極／上部シールド１１４は、ＧＭＲスタック１２０の場所を与えるように間隔を置いて配置されている。ＧＭＲスタック１２０は、金属コンタクト層１１６に隣接するＧＭＲスタック１２０部分として画定される２つの受動領域を有する。ＧＭＲスタック１２０の能動領域は、ＧＭＲスタック１２０の２つの受動領域の間に位置するＧＭＲスタック１２０部分として画定される。ＧＭＲスタック１２０の能動領域によって、読取りセンサ幅が画定される。
【００１３】
図３は、上部磁極１３１を備える従来技術のライタ部分１３０の上面図である。上部磁極１３１は、磁極本体１３２と磁極先端１３４とを備える。上部磁極１３１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。また図３には、導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示している。
【００１４】
磁極本体１３２は、磁極先端１３４付近の磁極本体１３２の端において三角形状をなしている。磁極先端１３４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。通常、上部磁極は、固有の強い一軸異方性を有さない高磁気モーメントの材料から形成される。したがって上部磁極１３１の形状異方性が、上部磁極１３１内の磁区１４０の形成を決定する支配的な要因となっている。磁区は、全ての原子モーメントが同じ方向を向いている、材料の局所的な領域である。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１４０で表されているものである。磁極先端１３４における上部磁極１３１の形状異方性のために、磁極先端１３４またはその付近に押さえつけられた磁壁１４２が形成される。磁壁１４２は、ある磁区内の磁化方向から隣接する磁区内の磁化方向へと磁化が変化する非常に狭い領域である。そのため、磁極先端１３４またはその付近で磁化方向が急激に変化するために、磁極先端１３４において磁壁１４２が形成されている。磁極先端１３４付近の磁区および磁極先端１３４に押さえつけられた磁壁１４２からの磁束によって、磁極先端１３４内に高い残留磁気モーメントが誘発される。この好ましくない磁束が、オントラック消去の原因となる可能性がある。
【００１５】
磁気ディスクへデータを書き込むためには、ディスクに書き込まれるデータ状態を反転させるときに、磁極先端１３４内の磁化を反転させなければならない。磁極先端１３４の磁化反転は、磁極先端１３４を横切る磁壁の移動によって制御される。磁壁１４２は、印加された磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）に応答して移動する。磁極先端１３４付近が三角形状となっている上部磁極１３１では、磁壁移動が（磁化の回転と比べて）かなり遅くて不規則となる可能性があり、そのため磁極先端１３４内において磁化反転が遅くなる。
【００１６】
図４、図５、および図６は、本発明による丸形状で平面状の上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。図４は、本発明の第１の実施形態による丸形状上部磁極１５１を備えるライタ部分１５０を示す上面図である。丸形状上部磁極１５１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１５１は、磁極本体１５２と磁極先端１５４とを備える。磁極本体１５２は通常、略楕円形状である。またライタ部分１５０は、磁極本体１５２の形状と合うヨーク（図１のヨーク１０９と同様のもの）を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１５１の関係を示すためである）。
【００１７】
上部磁極１５１は、空気ベアリング面に垂直な軸に沿って長く、そのため空気ベアリング面に垂直な形状異方性を有する。上部磁極１５１は通常、保磁力および磁歪が低い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１５１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区１６０は磁極本体１５２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１６０で表されているものである。磁区１６０が磁極本体１５２の縁に従うため、２つの磁気渦状態（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｖｏｒｔｅｘ ｓｔａｔｅ）のみが形成される（１つは磁極本体１５２の上部に、もう１つは下部に）。また磁壁１６２が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１５４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１５４付近に磁壁１６２が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区１６０はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１５１における磁区１６０の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区１６０は、磁極先端１５４において高残留磁気を維持することもない（磁壁１６２が磁極先端１５４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１５４におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００１８】
動作中、上部磁極１５１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１５１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区１６０は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１５４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１５４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区１６０が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区１６０の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区１６０の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区１６０が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。磁極先端１５４を流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１５１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００１９】
図５は、本発明の第２の実施形態による丸形状上部磁極１７１を備えるライタ部分１７０の上面図である。丸形状上部磁極１７１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１７１は、磁極本体１７２と磁極先端１７４とを備える。またライタ部分１７０は、磁極本体１７２の形状と合うヨーク（図１のヨーク１０９と同様のもの）を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１７１の関係を示すためである）。
【００２０】
上部磁極１７１は、空気ベアリング面に平行な軸に沿って長く、そのため空気ベアリング面に平行な形状異方性を有する。上部磁極１７１は通常、保磁力および磁歪が低い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１７１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区１８０は磁極本体１７２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１８０で表されているものである。磁区１８０が磁極本体１７２の縁に従うため、２つの磁気渦状態のみが形成される（１つは磁極本体１７２の上部に、もう１つは下部に）。また磁壁１８２が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１７４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１７４付近に磁壁１８２が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区１８０はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１７１における磁区１８０の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区１８０は、磁極先端１７４において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端１７４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１７４におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２１】
動作中、上部磁極１７１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１７１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区１８０は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１７４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１７４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区１８０が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区１８０の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区１８０の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区１８０が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。また磁極先端１７４を通って流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１７１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００２２】
図６は、本発明の第３の実施形態による丸形状上部磁極１９１を備えるライタ部分１９０の上面図である。丸形状上部磁極１９１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１９１は、磁極本体１９２と磁極先端１９４とを備える。またライタ部分１９０は、上部磁極１９１よりも表面積が大きいヨーク１９６を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１９１の関係を示すためである）。
【００２３】
上部磁極１９１は、実質的に円形状をなし、そのため空気ベアリング面と平行または垂直な形状異方性を有さない。上部磁極１９１は通常、保磁力および磁歪が低くて透磁率および電気抵抗が高い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１９１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区２００は磁極本体１９２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区２００で表されているものである。磁区２００が磁極本体１９２の縁に従うため、１つの磁気渦状態のみが形成される。また磁壁が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１９４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１９４付近に磁壁が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区２００はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１９１における磁区２００の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区２００は、磁極先端１９４において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端１９４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１９４内のこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２４】
動作中、上部磁極１９１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１９１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区２００は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１９４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１９４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区２００が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区２００の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区２００の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区２００が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。また磁極先端１９４を通って流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク１９６（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１９１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００２５】
以上のように、図４の上部磁極１５１、図５の上部磁極１７１、および図６の上部磁極１９１は、実質的に同じ動作をする。異なる実施形態間の主な違いは、空気ベアリング面に対する上部磁極の延びの方向（形状異方性）と、磁極本体内に形成される自然発生的な磁区渦の数である。上部磁極１５１、上部磁極１７１、および上部磁極１９１は、丸形状上部磁極が備え得る種々のデザインを説明するものとして与えられており、その形状およびサイズは、磁気読取り／書込みヘッド１００の仕様の要求どおりに調整することができる。たとえば導電性コイル１１２のサイズを変える場合には、上部磁極のサイズを変える必要があることが考えられる。また丸形状上部磁極のデザインは、前述の３つの実施形態に限定されるものではない。すなわち上部磁極は、曲線的な縁であればどんな形状またはサイズであっても良い。
【００２６】
本発明は、丸形状（通常、略楕円形）の磁極本体および磁極先端を有する上部磁極を有する磁気読取り／書込みヘッドである。丸形状上部磁極では、磁化は、印加磁界の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、上部磁極内の磁区は磁極本体の縁に従う。磁区が磁極本体の縁に従うため、磁極本体内に形成される磁気渦状態が少ない。また磁壁が形成されるのは磁区が方向を変えるところのみであるため、磁極先端またはその付近に磁壁は全く形成されない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域においてスピン構造が緩やかで磁極先端付近に磁壁が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また丸形状上部磁極における磁区の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁壁は、磁極先端において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端またはその付近に形成されないからである）。磁極先端におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２７】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形態および細部において変更を施しても良いことが分かるであろう。たとえば上部磁極の形状は、開示した３つの実施形態に限定されるものではなく、曲線的な縁を有していればどんな形状に作製されても良い。また上部磁極の形状およびサイズは、ライタ部分に対する個々の要求に応じて変えることができる。たとえば上部磁極の寸法は、コイル・サイズの変更が必要になった場合には、変えることができる。最後に、丸形状上部磁極のデザインは、水平記録システムだけでなく垂直記録システムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】読取り／書込みヘッドの空気ベアリング面に垂直な面に沿って見た、磁気読取り／書込みヘッドおよび磁気ディスクを示す断面図である。
【図２】磁気読取り／書込みヘッドの空気ベアリング面を示す層線図である。
【図３】磁極先端付近が三角形状の上部磁極を備える従来技術のライタ部分を示す上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【符号の説明】
１００ 読取り／書込みヘッド
１０２ 磁気ディスク
１０４ 空気ベアリング面
１０６ ディスク表面
１０８ 上部磁極
１０９、１９６ ヨーク
１１０ 絶縁物
１１２ 導電性コイル
１１４ 上部シールド
１１４ 共用磁極
１１５ 上部ギャップ層
１１６ 金属コンタクト層
１１７ 下部ギャップ層
１１８ 下部シールド
１２０ ＧＭＲスタック
１３０、１５０、１７０、１９０ ライタ部分
１３１、１５１、１７１、１９１ 上部磁極
１３２、１５２、１７２、１９２ 磁極本体
１３４、１５４、１７４、１９４ 磁極先端
１４０、１６０、１８０、２００ 磁区
１４２、１６２、１８２ 磁壁
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、磁気データの記憶および取出しシステムの分野に関する。より詳細には、本発明は、ライタ部分が丸形状の上部磁極を有する磁気記録ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子データ記憶および取出しシステムでは、変換ヘッドは通常、磁気的にエンコードされた情報を磁気ディスク上に記憶させるためのライタと、磁気的にエンコードされた情報を磁気ディスクから取り出すためのリーダとを備える。リーダは通常、２つのシールドと、シールド間に位置する磁気抵抗（ＭＲ）センサとからなる。ディスク表面からの磁束によって、ＭＲセンサの検出層の磁化ベクトルの回転が引き起こされ、次にこの回転によって、ＭＲセンサの電気抵抗率の変化が引き起こされる。ＭＲセンサのこの抵抗率変化は、ＭＲセンサに電流を流してＭＲセンサの両端に生じる電圧を測定することによって、検出することができる。次に外部回路によって、電圧情報を適切なフォーマットに変換した後、必要に応じてこの情報を処理する。
【０００３】
ライタ部分は通常、上部および下部磁極からなる。これらは、ライタの空気ベアリング面においてギャップ層によって互いに分離され、空気ベアリング面から遠位の（ｄｉｓｔａｌ）領域において後方ギャップ・クローザ（ｂａｃｋ ｇａｐ ｃｌｏｓｅｒ）または後方ビア（ｂａｃｋ ｖｉａ）によって互いに接続されている。上部および下部磁極の間には、絶縁層によって封入された導電性コイルの１つまたは複数の層が位置する。ライタ部分およびリーダ部分は多くの場合、合体された構成で配置され、共用磁極がリーダ部分の上部シールドおよびライタ部分の下部磁極の両方の機能を果たす。
【０００４】
磁気媒体にデータを書き込むためには、導電性コイルに電流を流して、上部および下部磁極間の書込みギャップに磁界を発生させる。コイルを流れる電流の極性を反転させることによって、磁気媒体に書き込まれるデータの極性も反転する。上部磁極は一般に、上部および下部磁極のトレーリング磁極（ｔｒａｉｌｉｎｇ ｐｏｌｅ）であるため、上部磁極を用いてデータを物理的に磁気媒体に書き込む。したがって、書き込まれるデータのトラック幅を画定するのは上部磁極である。より詳細には、トラック幅は、空気ベアリング面での書込みギャップ付近の上部磁極の幅によって画定される。
【０００５】
磁気記録では、情報を記録し確実に読み出すことができる面密度を向上させることが望ましい。このような要求があるために、磁気記録トラックに沿ったビット長が短くなりトラック幅が縮小する傾向にある。狭いトラック幅は、狭い磁極先端をヘッドの空気ベアリング面（ＡＢＳ）で用いることによって実現される。しかし磁極幅は、コイルが磁極間を通るヘッドの本体領域では大きくなければならない。コイル書込み電流によって、磁極を通る十分な磁束を得るためには、より広い磁極幅が必要である。そのため磁極にテーパを付けて、本体領域では幅を広くし、ＡＢＳでの磁極先端領域では幅を狭くすることが普通である。
【０００６】
従来のライタ・デザインでの上部磁極は、磁極先端領域において略三角形状である。また上部磁極は通常、固有の強い一軸異方性を有さない材料から形成されている。その結果、上部磁極の形状異方性が、上部磁極内での磁区形成を決定する支配的な要因となっている。磁極先端領域での上部磁極の形状異方性のために、磁極先端またはその付近に押し付けられた磁壁が形成される。また磁極先端に隣接する磁区からの磁束によって、磁極先端内に高残留磁気が誘発される。これは、データのオントラック（ｏｎ−ｔｒａｃｋ）消去の原因となる可能性がある。さらに磁極先端における磁化反転は、先端を横切る磁壁移動と同時に起こる。そのため従来の上部磁極のデザインでは、磁壁移動がかなり遅くて不規則となる可能性があり、その結果、磁極先端における磁化反転も遅くなる可能性がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、より速い磁化反転が起こり磁極先端領域内に磁壁が形成されない上部磁極が必要とされている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転ディスクの表面に対面するための空気ベアリング面を有し、磁極先端と磁極先端に取り付けられた略丸形状で実質的に平面状の本体とを備える磁気記録ヘッドである。磁極先端の幅は、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する。上部磁極本体の略丸形形状は、上部磁極の磁化が徐々にその方向を変えて本体の縁に従うようなものである。また磁極先端は、低残留磁気（オントラック消去の可能性を減らすため）と、緩やかな磁区スピン構造（スイッチング速度および再現性を高めるため）とを有し、磁極先端付近に形成される磁壁を全く有さない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４に垂直な面に沿って見た、磁気読取り／書込みヘッド１００および磁気ディスク１０２の断面図である。磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４は、磁気ディスク１０２のディスク表面１０６に面している。磁気ディスク１０２は、矢印Ａで示すように、磁気読取り／書込みヘッド１００と相対的な方向に移動または回転する。空気ベアリング面１０４とディスク表面１０６との間の間隔は、磁気読取り／書込みヘッド１００と磁気ディスク１０２との間の接触を避けながら、最小限であることが好ましい。
【００１０】
磁気読取り／書込みヘッド１００のライタ部分は、上部磁極１０８、ヨーク１０９、絶縁物１１０、導電性コイル１１２、および下部磁極／上部シールド１１４を備える。絶縁物１１０を用いることによって、導電性コイル１１２はヨーク１０９と上部シールド１１４との間の所定の位置に保持されている。図１において、導電性コイル１１２は一層のコイルとして示されているが、磁気読取り／書込みヘッド・デザインの分野で良く知られているように、複数層のコイルで形成されていても良い。
【００１１】
磁気読取り／書込みヘッド１００のリーダ部分は、下部磁極／上部シールド１１４、上部ギャップ層１１５、金属コンタクト層１１６、下部ギャップ層１１７、下部シールド１１８、および巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）スタック１２０を備える。金属コンタクト層１１６は、上部ギャップ層１１５と下部ギャップ層１１７との間に位置している。ＧＭＲスタック１２０は、金属コンタクト層１１６および下部ギャップ層１１７の終端（ｔｅｒｍｉｎａｔｉｎｇ ｅｎｄｓ）間に位置している。上部ギャップ層１１５は、下部磁極／上部シールド１１４と金属コンタクト層１１６との間に位置している。下部ギャップ層１１７は、金属コンタクト層１１６と下部シールド１１８との間に位置している。下部磁極／上部シールド１１４は、シールドとしてだけでなく、上部磁極１０８と共に用いる共用磁極としても機能する。
【００１２】
図２は、磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４の層線図である。図２では、磁気読取り／書込みヘッド１００の磁気的に重要な要素の位置を、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の空気ベアリング面１０４に沿って見えるとおりに示している。図２では、磁気読取り／書込みヘッド１００の間隔層および絶縁層は全て、明瞭にするために省略してある。下部シールド１１８および下部磁極／上部シールド１１４は、ＧＭＲスタック１２０の場所を与えるように間隔を置いて配置されている。ＧＭＲスタック１２０は、金属コンタクト層１１６に隣接するＧＭＲスタック１２０部分として画定される２つの受動領域を有する。ＧＭＲスタック１２０の能動領域は、ＧＭＲスタック１２０の２つの受動領域の間に位置するＧＭＲスタック１２０部分として画定される。ＧＭＲスタック１２０の能動領域によって、読取りセンサ幅が画定される。
【００１３】
図３は、上部磁極１３１を備える従来技術のライタ部分１３０の上面図である。上部磁極１３１は、磁極本体１３２と磁極先端１３４とを備える。上部磁極１３１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。また図３には、導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示している。
【００１４】
磁極本体１３２は、磁極先端１３４付近の磁極本体１３２の端において三角形状をなしている。磁極先端１３４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。通常、上部磁極は、固有の強い一軸異方性を有さない高磁気モーメントの材料から形成される。したがって上部磁極１３１の形状異方性が、上部磁極１３１内の磁区１４０の形成を決定する支配的な要因となっている。磁区は、全ての原子モーメントが同じ方向を向いている、材料の局所的な領域である。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１４０で表されているものである。磁極先端１３４における上部磁極１３１の形状異方性のために、磁極先端１３４またはその付近に押さえつけられた磁壁１４２が形成される。磁壁１４２は、ある磁区内の磁化方向から隣接する磁区内の磁化方向へと磁化が変化する非常に狭い領域である。そのため、磁極先端１３４またはその付近で磁化方向が急激に変化するために、磁極先端１３４において磁壁１４２が形成されている。磁極先端１３４付近の磁区および磁極先端１３４に押さえつけられた磁壁１４２からの磁束によって、磁極先端１３４内に高い残留磁気モーメントが誘発される。この好ましくない磁束が、オントラック消去の原因となる可能性がある。
【００１５】
磁気ディスクへデータを書き込むためには、ディスクに書き込まれるデータ状態を反転させるときに、磁極先端１３４内の磁化を反転させなければならない。磁極先端１３４の磁化反転は、磁極先端１３４を横切る磁壁の移動によって制御される。磁壁１４２は、印加された磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）に応答して移動する。磁極先端１３４付近が三角形状となっている上部磁極１３１では、磁壁移動が（磁化の回転と比べて）かなり遅くて不規則となる可能性があり、そのため磁極先端１３４内において磁化反転が遅くなる。
【００１６】
図４、図５、および図６は、本発明による丸形状で平面状の上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。図４は、本発明の第１の実施形態による丸形状上部磁極１５１を備えるライタ部分１５０を示す上面図である。丸形状上部磁極１５１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１５１は、磁極本体１５２と磁極先端１５４とを備える。磁極本体１５２は通常、略楕円形状である。またライタ部分１５０は、磁極本体１５２の形状と合うヨーク（図１のヨーク１０９と同様のもの）を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１５１の関係を示すためである）。
【００１７】
上部磁極１５１は、空気ベアリング面に垂直な軸に沿って長く、そのため空気ベアリング面に垂直な形状異方性を有する。上部磁極１５１は通常、保磁力および磁歪が低い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１５１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区１６０は磁極本体１５２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１６０で表されているものである。磁区１６０が磁極本体１５２の縁に従うため、２つの磁気渦状態（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｖｏｒｔｅｘ ｓｔａｔｅ）のみが形成される（１つは磁極本体１５２の上部に、もう１つは下部に）。また磁壁１６２が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１５４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１５４付近に磁壁１６２が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区１６０はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１５１における磁区１６０の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区１６０は、磁極先端１５４において高残留磁気を維持することもない（磁壁１６２が磁極先端１５４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１５４におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００１８】
動作中、上部磁極１５１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１５１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区１６０は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１５４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１５４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区１６０が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区１６０の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区１６０の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区１６０が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。磁極先端１５４を流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１５１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００１９】
図５は、本発明の第２の実施形態による丸形状上部磁極１７１を備えるライタ部分１７０の上面図である。丸形状上部磁極１７１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１７１は、磁極本体１７２と磁極先端１７４とを備える。またライタ部分１７０は、磁極本体１７２の形状と合うヨーク（図１のヨーク１０９と同様のもの）を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１７１の関係を示すためである）。
【００２０】
上部磁極１７１は、空気ベアリング面に平行な軸に沿って長く、そのため空気ベアリング面に平行な形状異方性を有する。上部磁極１７１は通常、保磁力および磁歪が低い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１７１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区１８０は磁極本体１７２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区１８０で表されているものである。磁区１８０が磁極本体１７２の縁に従うため、２つの磁気渦状態のみが形成される（１つは磁極本体１７２の上部に、もう１つは下部に）。また磁壁１８２が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１７４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１７４付近に磁壁１８２が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区１８０はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１７１における磁区１８０の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区１８０は、磁極先端１７４において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端１７４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１７４におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２１】
動作中、上部磁極１７１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１７１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区１８０は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１７４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１７４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区１８０が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区１８０の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区１８０の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区１８０が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。また磁極先端１７４を通って流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１７１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００２２】
図６は、本発明の第３の実施形態による丸形状上部磁極１９１を備えるライタ部分１９０の上面図である。丸形状上部磁極１９１は、図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内の上部磁極１０８と同じ場所に位置している。上部磁極１９１は、磁極本体１９２と磁極先端１９４とを備える。またライタ部分１９０は、上部磁極１９１よりも表面積が大きいヨーク１９６を備えることが好ましい。また導電性コイル１１２、共用磁極／上部シールド１１４、および下部シールド１１８も示されている（図１の磁気読取り／書込みヘッド１００内のコンポーネントに対する丸形状上部磁極１９１の関係を示すためである）。
【００２３】
上部磁極１９１は、実質的に円形状をなし、そのため空気ベアリング面と平行または垂直な形状異方性を有さない。上部磁極１９１は通常、保磁力および磁歪が低くて透磁率および電気抵抗が高い高磁気モーメント材料、たとえばＮｉ４５Ｆｅ５５、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、およびＦｅＴａＮからなる。上部磁極１９１において、磁化は、印加磁界（導電性コイル１１２に印加された電流によって生じる）の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、磁区２００は磁極本体１９２の縁に従う。外部磁界がないときに磁化が磁区内で取る方向は、材料の粒子の容易軸で表される。これは磁区２００で表されているものである。磁区２００が磁極本体１９２の縁に従うため、１つの磁気渦状態のみが形成される。また磁壁が形成されるのは磁化が方向を変えるところのみであるため、図３に示した従来技術のデザインの場合のように磁極先端１９４またはその付近に磁壁が形成されることは全くない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域でのスピン構造が緩やかで磁極先端１９４付近に磁壁が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区２００はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また上部磁極１９１における磁区２００の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁区２００は、磁極先端１９４において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端１９４またはその付近に形成されないからである）。磁極先端１９４内のこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２４】
動作中、上部磁極１９１内で磁区回転を引き起こすことによって、データが磁気ディスク１０２に書き込まれる。これは、電流を導電性コイル１１２に流して上部磁極１９１内に磁界を発生させることによって行われる。磁区２００は、この磁界と揃うように回転して（および磁区渦の中心も同時に、磁界と揃うように移動する）、第１の状態のデータを磁気ディスク１０２に書き込むことができる。磁区が回転する結果、磁極先端１９４を通って流れる磁束によって、書き込まれるデータの状態が画定される。磁極先端１９４によって、磁気ディスク１０２に書き込まれるデータのトラック幅が画定される。導電性コイル１１２を流れる電流を反転させることによって、第２の状態のデータが磁気ディスク１０２に書き込まれる。この結果、磁区２００が回転して反対方向を向き、その結果、反対のデータ状態が磁気ディスク１０２に書き込まれる。丸形状上部磁極のデザインは、磁化反転が磁区２００の回転の結果起きるという点で有利である。これは、磁化反転させるために磁壁を移動させる必要がある従来の上部磁極のデザイン（図３）とは異なっている。磁壁の移動は、磁区２００の磁化の反転よりも、多くのエネルギーおよび強い磁界を必要とする。すなわち丸形状上部磁極のデザインは、磁区２００が瞬時に回転して印加磁界と揃うために、従来の上部磁極のデザインよりも、早いスイッチングが可能になり、また再現性が良い。また磁極先端１９４を通って流れる磁束の量を増加させるために、ヨーク１９６（通常、高抵抗率材料からなる）を、上部磁極１９１と導電性コイル１１２との間に配置することが好ましい。また丸形状上部磁極のデザインでは、従来の上部磁極のデザインよりも良好に、磁束を上部磁極内に閉じ込めることができる。その結果、上部磁極から共用磁極１１４内へ漏れる磁束が少ない。結果として、不要なスピン構造が共用磁極１１４内に形成される確率が減少する。
【００２５】
以上のように、図４の上部磁極１５１、図５の上部磁極１７１、および図６の上部磁極１９１は、実質的に同じ動作をする。異なる実施形態間の主な違いは、空気ベアリング面に対する上部磁極の延びの方向（形状異方性）と、磁極本体内に形成される自然発生的な磁区渦の数である。上部磁極１５１、上部磁極１７１、および上部磁極１９１は、丸形状上部磁極が備え得る種々のデザインを説明するものとして与えられており、その形状およびサイズは、磁気読取り／書込みヘッド１００の仕様の要求どおりに調整することができる。たとえば導電性コイル１１２のサイズを変える場合には、上部磁極のサイズを変える必要があることが考えられる。また丸形状上部磁極のデザインは、前述の３つの実施形態に限定されるものではない。すなわち上部磁極は、曲線的な縁であればどんな形状またはサイズであっても良い。
【００２６】
本発明は、丸形状（通常、略楕円形）の磁極本体および磁極先端を有する上部磁極を有する磁気読取り／書込みヘッドである。丸形状上部磁極では、磁化は、印加磁界の影響を受けた場合に徐々にその方向を変え、上部磁極内の磁区は磁極本体の縁に従う。磁区が磁極本体の縁に従うため、磁極本体内に形成される磁気渦状態が少ない。また磁壁が形成されるのは磁区が方向を変えるところのみであるため、磁極先端またはその付近に磁壁は全く形成されない。このタイプの磁区構造は、非常に安定していて再現性がある。すなわち、磁極先端領域においてスピン構造が緩やかで磁極先端付近に磁壁が形成されていないため、印加磁界が取り除かれたときに、磁区はその無バイアス状態に瞬時に戻る。また丸形状上部磁極における磁区の磁化反転は、印加磁界の範囲が飽和磁界よりも小さいときに（上部磁極の動作に対して起きなければならない）、ほぼ直線的な低保磁力ヒステリシス・ループを示すという特徴を有する。また丸形状上部磁極のデザインで形成される磁壁は、磁極先端において高残留磁気を維持することもない（磁壁が磁極先端またはその付近に形成されないからである）。磁極先端におけるこの低残留磁気のために、オントラック消去が起きる確率が減少する。
【００２７】
本発明を、好ましい実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく形態および細部において変更を施しても良いことが分かるであろう。たとえば上部磁極の形状は、開示した３つの実施形態に限定されるものではなく、曲線的な縁を有していればどんな形状に作製されても良い。また上部磁極の形状およびサイズは、ライタ部分に対する個々の要求に応じて変えることができる。たとえば上部磁極の寸法は、コイル・サイズの変更が必要になった場合には、変えることができる。最後に、丸形状上部磁極のデザインは、水平記録システムだけでなく垂直記録システムにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】読取り／書込みヘッドの空気ベアリング面に垂直な面に沿って見た、磁気読取り／書込みヘッドおよび磁気ディスクを示す断面図である。
【図２】磁気読取り／書込みヘッドの空気ベアリング面を示す層線図である。
【図３】磁極先端付近が三角形状の上部磁極を備える従来技術のライタ部分を示す上面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態による丸形状上部磁極を備えるライタ部分を示す上面図である。
【符号の説明】
１００ 読取り／書込みヘッド
１０２ 磁気ディスク
１０４ 空気ベアリング面
１０６ ディスク表面
１０８ 上部磁極
１０９、１９６ ヨーク
１１０ 絶縁物
１１２ 導電性コイル
１１４ 上部シールド
１１４ 共用磁極
１１５ 上部ギャップ層
１１６ 金属コンタクト層
１１７ 下部ギャップ層
１１８ 下部シールド
１２０ ＧＭＲスタック
１３０、１５０、１７０、１９０ ライタ部分
１３１、１５１、１７１、１９１ 上部磁極
１３２、１５２、１７２、１９２ 磁極本体
１３４、１５４、１７４、１９４ 磁極先端
１４０、１６０、１８０、２００ 磁区
１４２、１６２、１８２ 磁壁
Claims (36)
- 読取り要素、書込み要素、および回転ディスクの表面と対面するための空気ベアリング面を有する薄膜ヘッドにおいて、改善されたライタ上部磁極が、
磁極先端と、
磁極先端に取り付けられ空気ベアリング面から遠位の略丸形状で実質的に平面状の本体と、を備える薄膜ヘッド。 - 磁極先端の幅が、磁気媒体に書き込まれるデータのトラック幅を画定する請求項１に記載の薄膜ヘッド。
- 上部磁極が、高磁気モーメント材料から形成される請求項１に記載の薄膜ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面に垂直な形状異方性を有する請求項１に記載の薄膜ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面に平行な形状異方性を有する請求項１に記載の薄膜ヘッド。
- 回転ディスクの表面と対面するための空気ベアリング面を有する磁気記録ヘッドであって、磁気記録ヘッドはライタ上部磁極を有し、ライタ上部磁極は、
磁極先端と、
磁極先端に取り付けられ空気ベアリング面から遠位の実質的に平面状の本体であって、上部磁極の磁化が徐々にその方向を変えて本体の縁に従い、磁極先端が低残留磁気と緩やかなスピン構造とを有して磁壁を全く有さないように、実質的に楕円形状をなす本体と、を備える磁気記録ヘッド。 - 上部磁極が、空気ベアリング面に垂直な形状異方性を有する請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面に平行な形状異方性を有する請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 共用磁極と上部磁極との間に少なくとも一部の導電性コイルが位置するように配置された導電性コイルをさらに備える請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極のサイズが導電性コイルのサイズに対応する請求項９に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が高磁気モーメント材料で形成される請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端を形成するように、上部磁極に空気ベアリング面付近でテーパが付けられた請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端の幅が、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する請求項６に記載の磁気記録ヘッド。
- 回転ディスクの表面と対面するための空気ベアリング面を有する磁気記録ヘッドであって、
共用磁極を備える読取り要素と、
実質的に楕円状で実質的に平面状の上部磁極を備える書込み要素であって、上部磁極は書込みギャップによって共用磁極から分離され、上部磁極は空気ベアリング面から遠位の共用磁極と接触している書込み要素と、を備える磁気記録ヘッド。 - 共用磁極と上部磁極との間に位置するヨークをさらに備える請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極とヨークとが実質的に同じ形状を有する請求項１５に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極がヨークよりも小さい請求項１５に記載の磁気記録ヘッド。
- ヨークが高抵抗率材料で形成される請求項１５に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面と垂直な形状異方性を有する請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面と平行な形状異方性を有する請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 共用磁極と上部磁極との間に少なくとも一部の導電性コイルが位置するように配置された導電性コイルをさらに備える請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極のサイズが導電性コイルのサイズに対応する請求項２１に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が高磁気モーメント材料で形成される請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端を形成するように、上部磁極に空気ベアリング面付近でテーパが付けられた請求項１４に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端の幅が、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する請求項２４に記載の磁気記録ヘッド。
- 回転ディスクの表面と対面するための空気ベアリング面を有する磁気記録ヘッドであって、
下部シールドと、
共用磁極と、
下部シールドと共用磁極との間に位置する読取り要素と、
丸形状で実質的に平面状の上部磁極であって、書込みギャップによって共用磁極から分離され、空気ベアリング面から遠位の共用磁極と接触している上部磁極と、
共用磁極と上部磁極との間に少なくとも一部の導電性コイルが位置するように配置された導電性コイルと、を備える磁気記録ヘッド。 - 共用磁極と上部磁極との間に位置するヨークをさらに備える請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極とヨークとが実質的に同じ形状を有する請求項２７に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極がヨークよりも小さい請求項２７に記載の磁気記録ヘッド。
- ヨークが高抵抗率材料で形成される請求項２７に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面と垂直な形状異方性を有する請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が、空気ベアリング面と平行な形状異方性を有する請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極のサイズが導電性コイルのサイズに対応する請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 上部磁極が高磁気モーメント材料で形成される請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端を形成するように、上部磁極に空気ベアリング面付近でテーパが付けられた請求項２６に記載の磁気記録ヘッド。
- 磁極先端の幅が、回転ディスクに書き込まれるデータのトラック幅を画定する請求項３５に記載の磁気記録ヘッド。
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