JP2004127407A - 磁気ディスク装置及び磁気ヘッド - Google Patents
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Abstract
【課題】軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部でのサイドライトを抑制できるようにして、垂直磁気記録での信号品質を向上することができる垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することにある。
【解決手段】２層ディスク媒体２と単磁極型ヘッドを使用する磁気ヘッド１とを有する垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、サイドライトの発生を抑制できるようなリターンヨーク１１の端部の形状を有する磁気ヘッド１の構造が開示されている。
【選択図】 図１
【解決手段】２層ディスク媒体２と単磁極型ヘッドを使用する磁気ヘッド１とを有する垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、サイドライトの発生を抑制できるようなリターンヨーク１１の端部の形状を有する磁気ヘッド１の構造が開示されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、垂直磁気記録方式のディスクドライブの分野に関し、特に、サイドライト現象の発生を抑制する磁気ヘッドの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（以下ディスクドライブと呼ぶ場合がある）の分野では、垂直磁気記録方式の実用化が推進されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式のドライブは、単磁極型ヘッド（ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｌｅ ｔｙｐｅ ｈｅａｄ ： ＳＰＴ）を含む磁気ヘッドと、２層垂直記録媒体であるディスクとを使用して、当該ディスク上に垂直磁気記録を行なう。磁気ヘッドは、ＳＰＴであるライトヘッドと、リードヘッドとが分離してスライダ上に実装された構造である。リードヘッドは、通常ではＧＭＲ（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を有する。また、ディスクは、基板と磁気記録層との間に軟磁性層を有する２層構造である。
【０００４】
垂直磁気記録の原理は、ＳＰＴの主磁極から発生する磁束（記録磁界）が、磁気記録層及び軟磁性層を通り、ＳＰＴのリターンヨーク（補助磁極）まで流れる磁気回路の生成により、当該磁気記録層に垂直方向の磁気記録を行なう。要するに、磁気ヘッドと、ディスクとの磁気カップリング状態により、垂直磁気記録を実現している。
【０００５】
このような構造の磁気ヘッドにおいて、リターンヨーク以外に高い飽和磁束密度を有する磁気外乱などが存在したり、あるいは、軟磁性層が飽和している場合には、所謂サイドライトと称する現象が起こりやすい。このサイドライトとは、磁束がリターンヨークの中心部に集中せずに、当該ヨークの端部（エッジ周辺）まで磁束が流れる現象である。このサイドライトにより、リターンヨークの端部から強い磁界がディスク上に作用して、ディスク上の望ましくない場所に磁気記録（ライト動作）がなされたり、あるいは磁気記録状態が消磁されるような事態が生ずる。
【０００６】
このようなサイドライト現象は、垂直磁気記録の信号品質を著しく劣化させるため、対策が要求される。従来では、以下のような対策が提案されている。
【０００７】
第１の対策としては、ＳＰＴの先端部の飽和磁束密度を、リターンヨークの飽和磁束密度よりも高く設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この方法では、軟磁性層が飽和した場合には、リターンヨークの端部にまで磁束が流れるため、当該端部においてサイドライトが生じる。
【０００８】
第２の対策としては、主磁極に対向するリターンヨークの部分を、主磁極に向けて突出させる構造が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。このような構造により、リターンヨークに入る磁束がディスク上のトラック幅方向に広がることを抑制できるため、トラックエッジのノイズを低減させることが可能となる。しかし、軟磁性層の飽和によるサイドライトの対策としては十分ではない。
【０００９】
軟磁性層を飽和させることなく、垂直磁気記録を実現する方法として、軟磁性層の下地膜の飽和磁束密度と膜厚、磁気記録層の飽和磁束密度、及び記録波長を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【００１０】
しかしながら、主磁極や軟磁性層の飽和磁束密度を所定の条件で規定しても、記録電流が大き過ぎる場合には軟磁性層の飽和を回避できないことが確認されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２−４１３５２９号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００２−９２８２０号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開平２−８１３０１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、磁気記録を行なう場合に、ライトヘッドに供給する記録電流は、主磁極、リターンヨーク、及び軟磁性層の飽和特性を十分引き出す程度に大きく設定することが望ましい。しかしながら、記録電流が大き過ぎると、軟磁性層が飽和し、前述のようなリターンヨークの端部でのサイドライト現象が発生する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部でのサイドライトを抑制できるようにして、垂直磁気記録での信号品質を向上することができる垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、２層ディスク媒体と、単磁極型ヘッドをライトヘッドとして使用する磁気ヘッドとを有する垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部で発生するサイドライトを抑制するヘッド構造に関する。
【００１７】
本発明の観点に従ったディスクドライブは、軟磁性層及び当該軟磁性層上に設けられた磁気記録層を含む垂直磁気記録方式のディスク媒体と、前記磁気記録層に垂直方向の記録磁界を発生する主磁極、及び前記軟磁性層を介して前記主磁極からの記録磁界に伴なう磁束が流れる磁路を構成するリターンヨークを含み、当該リターンヨークは、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、当該対向部分の端部での磁界強度が前記主磁極の磁界強度に対して所定の割合以下になるような形状を有する磁気ヘッドとを備えたものである。
【００１８】
このような構成のディスクドライブであれば、軟磁性層が飽和した場合でも、磁気ヘッドのリターンヨークの端部に発生するサイドライトを抑制できるため、結果として垂直磁気記録での高い信号品質を確保することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に関する磁気ヘッドの構造を示す図であり、図２は本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図であり、図３は本実施形態に関するディスクの構造を示す図である。
【００２１】
（ディスクドライブの構成）
まず図２を参照して、本実施形態のディスクドライブの構成を説明する。
【００２２】
本ディスクドライブは、磁気ヘッド１と、２層垂直記録媒体であるディスク２と、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル７と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）８とを有する。
【００２３】
ディスク２は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）３に固定されて回転される。磁気ヘッド１は、リードヘッド１００とライトヘッド１０１とが分離して、スライダ上に実装された構造である（図１を参照）。磁気ヘッド１は、アクチュエータ４に搭載されて、ディスク２上の半径方向に移動される。アクチュエータ４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５により駆動する。
【００２４】
Ｒ／Ｗチャネル７は、リードヘッド１００により読出されたデータ信号を信号処理して、元のデータ（ＲＤ）を再生復号化するリードチャネルを含む。また、Ｒ／Ｗチャネル７は、ＨＤＣ８から転送されるライトデータ（ＷＤ）を符号化して出力するライトチャネルを含む。
【００２５】
リードチャネルは、ＰＲＭＬ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式の信号処理回路であり、ＡＧＣアンプ７２と、等化回路（イコライザ）７３と、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）デコーダ７４と、デスクランブラ（ｄｅｓｃｒａｍｂｌｅｒ）７５とを有する。ＡＧＣアンプ７２は、ＡＧＣ（自動ゲイン制御）機能を有し、プリアンプ回路６のリードアンプ６１を介して入力されるデータ信号のレベルを一定に維持する。等化回路７３は、ローパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータ、及びディジタル波形等化回路（ディジタルフィルタ）などを含むディジタル信号処理回路である。デスクランブラ７５は、ライトチャネルのスクランブラ（ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）７１によりランダム化されたライトデータを元のライトデータ（ＷＤ）に戻す機能を有する。
【００２６】
ここで、プリアンプ回路６は、リードアンプ６１及びライトアンプ６０を有する。リードアンプ６１は、リードヘッド１００により読出されたデータ信号を増幅して、リード／ライトチャネル７に送出する。ライトアンプ６０は、リード／ライトチャネル７から出力されるライトデータ信号をライト電流に変換してライトヘッド１０１に送出する。
【００２７】
一方、ライトチャネルは、大別してスクランブラ７１及びライト補償回路７０を有する。スクランブラ７１は、ＨＤＣ８からのライトデータＷＤをランダム化する回路であり、通常では排他的論理和回路からなる。ライト補償回路７０は、ＰＲ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）等化と逆特性の干渉を与えるための回路であるプリコーダなども含む。
【００２８】
ＨＤＣ８は、ディスクドライブとホストシステム９とのインターフェースを構成し、ホストシステム９からのライトデータ（ＷＤ）を受信し、かつリードデータ（ＲＤ）をホストシステム９に転送する機能を有する。
【００２９】
（磁気ヘッドとディスクの構造）
同実施形態の磁気ヘッド１は、図１に示すように、単磁極型ヘッド（ＳＰＴ）であるライトヘッドと、ＧＭＲ素子１３を含むリードヘッドとを有する。同実施形態は、特に、ライトヘッドの構造に関するため、リードヘッドに関する説明は省略する。
【００３０】
本ライトヘッドは、主磁極１０と、リターンヨーク１１と、励磁コイル１２とを有する。なお、ライトヘッドとリードヘッドとは、シールド部材により分離されている。
【００３１】
主磁極１０は、励磁コイル１２に供給されるライト電流に応じた垂直方向の記録磁界を発生する。励磁コイル１２は、前述のライトアンプ６０からライト電流が供給される。リターンヨーク１１は補助磁極とも呼ばれて、主磁極１０からの記録磁界に伴なう磁束を引き上げて磁気回路（磁束路）を形成するための部材である。
【００３２】
ここで、図３を参照して、ディスク２の構造と、垂直磁気記録の原理を説明する。
【００３３】
ディスク２は、図３に示すように、垂直方向の磁気異方性を示す磁気記録層２０と、当該磁気記録層２０と基板２２との間に軟磁性層２１とを有する２層記録媒体である。軟磁性層２１は、主磁極１０から発生した磁束を垂直方向に引き込み、磁気記録層２０を垂直方向に磁化するための補助的な役割を果たす。軟磁性層２１に流入した磁束は、長手方向に通過し、リターンヨーク１１へ流出する。
即ち、主磁極１０から発生した磁束は、磁気記録層２０、軟磁性層２１、及びリターンヨーク１１からなる磁気回路を形成する。
【００３４】
以上のように、主磁極１０から発生する磁束（記録磁界）が、磁気記録層２０及び軟磁性層２１を通り、リターンヨーク１１まで流れる磁気回路の生成により、当該磁気記録層２０に垂直方向の磁気記録を行なう。要するに、ＳＰＴのライトヘッドと、ディスク２との磁気カップリング状態により、データ信号を垂直磁気記録することができる。
【００３５】
（リターンヨークの構造）
ここで、ライトヘッドにおける磁界強度は、主磁極１０及びリターンヨーク１１の各飽和磁束密度、軟磁性層２１の飽和磁束密度と膜厚、及びコイル１２に流れるライト電流などにより規定される。さらに、以下のように、リターンヨーク１１の形状と、当該リターンヨーク１１の端部での磁界強度との関係が確認されている。ここで、リターンヨーク１１の形状とは、特に、ディスク２の表面に対向する対向部分の形状を意味している。また、リターンヨーク１１の端部とは、図４（Ａ）に示すように、ディスク２上に構成されるデータトラックの２００のトラック幅（ＴＷ）の方向の端部を意味する。即ち、リターンヨーク１１の形状により、磁界強度を決定する磁束の状態において、トラック幅方向への磁束の流れ方が決定される。
【００３６】
以下、図４（Ａ）〜（Ｃ）及び図５を参照して、本実施形態でのリターンヨーク１１の形状、及び磁界強度との関係を説明する。
【００３７】
図４（Ａ）は、リターンヨーク１１のディスク２の対向部分において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部４０を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＡタイプとする）を示す。
【００３８】
同図（Ｂ）は、リターンヨーク１１の主磁極１０の対向面部において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部４０を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＢタイプとする）を示す。
【００３９】
同図（Ｃ）は、図４（Ａ）又は（Ｂ）を正面から見た図とした場合に、側面方向から見た図である。同図（Ｃ）は、リターンヨーク１１のディスク２の対向部分において、主磁極１０の対向面部とは反対側の面部の端部４２を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＣタイプとする）を示す。
【００４０】
このようなリターンヨーク１１の形状（Ａ〜Ｃタイプ）と、リターンヨーク１１のの端部（エッジ部）の磁界強度との関係について、実際の測定結果を示す。
便宜的に、測定結果は、主磁極１０の先端部の磁界強度に対する割合として示してある。
【００４１】
まず、特別の加工又はカットをしない通常でのリターンヨーク１１の場合には、主磁極１０の先端部の磁界強度の１５％程度の磁界強度を示す。この１５％程度の磁界強度では、前述したように、リターンヨーク１１の端部（エッジ部）でサイドライト現象が発生する。このサイドライト現象は、主磁極１０から記録磁界が発生して、軟磁性層２１が飽和している場合に起こりやすいことが確認されている。即ち、記録磁界に伴なう磁束が、リターンヨーク１１の中心部に集中せずに、当該ヨーク１１の端部まで流れる現象である。
【００４２】
一方、本実施形態のＡタイプのリターンヨーク１１の場合には、主磁極１０の先端部の磁界強度の７％程度の磁界強度を示す。また、Ｂタイプのリターンヨーク１１の場合には、９％程度の磁界強度を示す。さらに、Ｃタイプのリターンヨーク１１の場合にも、９％程度の磁界強度を示す。
【００４３】
要するに、本実施形態のリターンヨーク１１の形状であれば、従来と比較して、その端部での磁界強度を抑制することができる。これは、ディスク２の表面からリターンヨーク１１の中央部までの距離に対して、カットした端部４０〜４２までの距離の方が大きいため、ディスク２の表面から流入される磁束が相対的にリターンヨーク１１の中央部に集中するためと推定できる。従って、本実施形態のリターンヨーク１１の形状であれば、その端部から強い磁界が発生するサイドライトを抑制することができる。
【００４４】
なお、本実施形態のサイドライトを抑制するリターンヨーク１１の形状に関して、端部を曲面状（又は円弧状）に面取り又はカットした場合のリセス（ｒｅｃｅｓｓ）構造を想定した。本実施形態は、これに限らず、当該リセス構造として、三角形状または階段形状であった場合も同様の効果が得られる。
【００４５】
ここで、ディスクドライブにおいて、リターンヨーク１１でのサイドライトのの影響について、図５を参照して具体的に説明する。
【００４６】
例えばリターンヨーク１１の対向部分の形状が、トラック幅（ＴＷ）方向の長さを８０μｍとする長方形の場合を想定する。この場合、ディスク２上の記録中心位置から±４０μｍずれた場所が、リターンヨーク１１の端部に相当する。
【００４７】
図５は、ライトヘッドに対する記録電流（ライト電流）に対するサイドライト信号とオントラック信号との比を示す。ここでは、ライト電流が３０ｍＡ以下であれば、サイドライトによるビットエラーレート（ＢＥＲ）の異常は発生しない。サイドライト信号の大きさがオントラックでの記録信号の大きさに対して４０ｄＢより低い場合には、±４０μｍずれた場所であるリターンヨーク１１の端部でのサイドライト信号のレベルは小さくなる。
【００４８】
サイドライト信号の大きさがオントラックでの記録信号の大きさに対して４０ｄＢより高い場合には、リターンヨーク１１の端部ではサイドライト信号のレベルは高く、ほぼ確実にリードエラーが起きると考えられる。最悪の場合には、サイドライトにより、ディスク２上に記録されているサーボデータをリライト（オーバーライト）する事態となり、ヘッド位置決め制御が不可能になる。
【００４９】
（変形例）
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態の変形例を示す図である。
【００５０】
本変形例は、ライトシールド部材６０を設けた構造のライトヘッドを想定している。ライトシールド部材６０は、主磁極１０に対向するように配置されて、リターンヨーク１１とで主磁極１０を挟むように設けられる。ライトシールド部材６０は、磁気ヘッド１の外部磁場（外乱磁界）に対するシールド機能を実現するための部材である。要するに、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に関する図４（Ａ）〜（Ｃ）に対して、主磁極１０を中心として対称となる状態を示す。
【００５１】
本変形例は、リターンヨーク１１と同様に、当該ライトシールド部材６０の端部で発生するサイドライトを抑制するための構造に関する。
【００５２】
即ち、図６（Ａ）は、ライトシールド部材６０のディスク２の対向部分において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ａタイプ形状に相当）。同図（Ｂ）は、ライトシールド部材６０の主磁極１０の対向面部において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ｂタイプ形状に相当）。
【００５３】
更に、同図（Ｃ）は、図６（Ａ）又は（Ｂ）を正面から見た図とした場合に、側面方向から見た図である。同図（Ｃ）は、ライトシールド部材６０のディスク２の対向部分において、主磁極１０の対向面部とは反対側の面部の端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ｃタイプ形状に相当）。
【００５４】
このような変形例での構造により、本実施形態と同様に、ライトシールド部材６０の端部で発生するサイドライトを抑制することができる。
【００５５】
以上のように本実施形態又は変形例のような磁気ヘッド１の構造であれば、リターンヨーク１１またはライトシールド部材６０の端部でのサイドライトの発生を抑制することが可能となる。特に、ライト電流を相対的に大きくした場合に、ディスク２の軟磁性層２１が飽和しやすくなるが、磁気ヘッドの構造から当該サイドライトの発生を抑制することができる。従って、サイドライトを要因とする不要な磁気記録あるいは消磁のような事態を未然に回避できる。これにより、結果として垂直磁気記録での高い信号品質を確保することが可能となる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特に垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部でのサイドライトを抑制できるようにして、垂直磁気記録での信号品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関する磁気ヘッドの構造を示す図。
【図２】同実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図３】同実施形態に関するディスクの構造を示す図。
【図４】同実施形態に関するリターンヨークの形状を示す図。
【図５】同実施形態に関するサイドライトの影響を説明するための図。
【図６】同実施形態の変形例に関する図。
【符号の説明】
１…磁気ヘッド
２…ディスク
６…プリアンプ回路
７…リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル
８…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
１０…主磁極
１１…リターンヨーク
１２…励磁コイル
１３…ＧＭＲ素子
２０…磁気記録層
２１…軟磁性層
２２…基板
６０…ライトシールド部材
１００…リードヘッド
１０１…ライトヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、垂直磁気記録方式のディスクドライブの分野に関し、特に、サイドライト現象の発生を抑制する磁気ヘッドの改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクドライブを代表とする磁気ディスク装置（以下ディスクドライブと呼ぶ場合がある）の分野では、垂直磁気記録方式の実用化が推進されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式のドライブは、単磁極型ヘッド（ｓｉｎｇｌｅ ｐｏｌｅ ｔｙｐｅ ｈｅａｄ ： ＳＰＴ）を含む磁気ヘッドと、２層垂直記録媒体であるディスクとを使用して、当該ディスク上に垂直磁気記録を行なう。磁気ヘッドは、ＳＰＴであるライトヘッドと、リードヘッドとが分離してスライダ上に実装された構造である。リードヘッドは、通常ではＧＭＲ（ｇｉａｎｔ ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子を有する。また、ディスクは、基板と磁気記録層との間に軟磁性層を有する２層構造である。
【０００４】
垂直磁気記録の原理は、ＳＰＴの主磁極から発生する磁束（記録磁界）が、磁気記録層及び軟磁性層を通り、ＳＰＴのリターンヨーク（補助磁極）まで流れる磁気回路の生成により、当該磁気記録層に垂直方向の磁気記録を行なう。要するに、磁気ヘッドと、ディスクとの磁気カップリング状態により、垂直磁気記録を実現している。
【０００５】
このような構造の磁気ヘッドにおいて、リターンヨーク以外に高い飽和磁束密度を有する磁気外乱などが存在したり、あるいは、軟磁性層が飽和している場合には、所謂サイドライトと称する現象が起こりやすい。このサイドライトとは、磁束がリターンヨークの中心部に集中せずに、当該ヨークの端部（エッジ周辺）まで磁束が流れる現象である。このサイドライトにより、リターンヨークの端部から強い磁界がディスク上に作用して、ディスク上の望ましくない場所に磁気記録（ライト動作）がなされたり、あるいは磁気記録状態が消磁されるような事態が生ずる。
【０００６】
このようなサイドライト現象は、垂直磁気記録の信号品質を著しく劣化させるため、対策が要求される。従来では、以下のような対策が提案されている。
【０００７】
第１の対策としては、ＳＰＴの先端部の飽和磁束密度を、リターンヨークの飽和磁束密度よりも高く設定する方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、この方法では、軟磁性層が飽和した場合には、リターンヨークの端部にまで磁束が流れるため、当該端部においてサイドライトが生じる。
【０００８】
第２の対策としては、主磁極に対向するリターンヨークの部分を、主磁極に向けて突出させる構造が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。このような構造により、リターンヨークに入る磁束がディスク上のトラック幅方向に広がることを抑制できるため、トラックエッジのノイズを低減させることが可能となる。しかし、軟磁性層の飽和によるサイドライトの対策としては十分ではない。
【０００９】
軟磁性層を飽和させることなく、垂直磁気記録を実現する方法として、軟磁性層の下地膜の飽和磁束密度と膜厚、磁気記録層の飽和磁束密度、及び記録波長を調整する方法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【００１０】
しかしながら、主磁極や軟磁性層の飽和磁束密度を所定の条件で規定しても、記録電流が大き過ぎる場合には軟磁性層の飽和を回避できないことが確認されている。
【００１１】
【特許文献１】
特開平２−４１３５２９号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２００２−９２８２０号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開平２−８１３０１号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、磁気記録を行なう場合に、ライトヘッドに供給する記録電流は、主磁極、リターンヨーク、及び軟磁性層の飽和特性を十分引き出す程度に大きく設定することが望ましい。しかしながら、記録電流が大き過ぎると、軟磁性層が飽和し、前述のようなリターンヨークの端部でのサイドライト現象が発生する。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部でのサイドライトを抑制できるようにして、垂直磁気記録での信号品質を向上することができる垂直磁気記録方式の磁気ディスク装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の観点は、２層ディスク媒体と、単磁極型ヘッドをライトヘッドとして使用する磁気ヘッドとを有する垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部で発生するサイドライトを抑制するヘッド構造に関する。
【００１７】
本発明の観点に従ったディスクドライブは、軟磁性層及び当該軟磁性層上に設けられた磁気記録層を含む垂直磁気記録方式のディスク媒体と、前記磁気記録層に垂直方向の記録磁界を発生する主磁極、及び前記軟磁性層を介して前記主磁極からの記録磁界に伴なう磁束が流れる磁路を構成するリターンヨークを含み、当該リターンヨークは、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、当該対向部分の端部での磁界強度が前記主磁極の磁界強度に対して所定の割合以下になるような形状を有する磁気ヘッドとを備えたものである。
【００１８】
このような構成のディスクドライブであれば、軟磁性層が飽和した場合でも、磁気ヘッドのリターンヨークの端部に発生するサイドライトを抑制できるため、結果として垂直磁気記録での高い信号品質を確保することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態に関する磁気ヘッドの構造を示す図であり、図２は本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図であり、図３は本実施形態に関するディスクの構造を示す図である。
【００２１】
（ディスクドライブの構成）
まず図２を参照して、本実施形態のディスクドライブの構成を説明する。
【００２２】
本ディスクドライブは、磁気ヘッド１と、２層垂直記録媒体であるディスク２と、リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル７と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）８とを有する。
【００２３】
ディスク２は、スピンドルモータ（ＳＰＭ）３に固定されて回転される。磁気ヘッド１は、リードヘッド１００とライトヘッド１０１とが分離して、スライダ上に実装された構造である（図１を参照）。磁気ヘッド１は、アクチュエータ４に搭載されて、ディスク２上の半径方向に移動される。アクチュエータ４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）５により駆動する。
【００２４】
Ｒ／Ｗチャネル７は、リードヘッド１００により読出されたデータ信号を信号処理して、元のデータ（ＲＤ）を再生復号化するリードチャネルを含む。また、Ｒ／Ｗチャネル７は、ＨＤＣ８から転送されるライトデータ（ＷＤ）を符号化して出力するライトチャネルを含む。
【００２５】
リードチャネルは、ＰＲＭＬ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式の信号処理回路であり、ＡＧＣアンプ７２と、等化回路（イコライザ）７３と、ビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）デコーダ７４と、デスクランブラ（ｄｅｓｃｒａｍｂｌｅｒ）７５とを有する。ＡＧＣアンプ７２は、ＡＧＣ（自動ゲイン制御）機能を有し、プリアンプ回路６のリードアンプ６１を介して入力されるデータ信号のレベルを一定に維持する。等化回路７３は、ローパスフィルタ、Ａ／Ｄコンバータ、及びディジタル波形等化回路（ディジタルフィルタ）などを含むディジタル信号処理回路である。デスクランブラ７５は、ライトチャネルのスクランブラ（ｓｃｒａｍｂｌｅｒ）７１によりランダム化されたライトデータを元のライトデータ（ＷＤ）に戻す機能を有する。
【００２６】
ここで、プリアンプ回路６は、リードアンプ６１及びライトアンプ６０を有する。リードアンプ６１は、リードヘッド１００により読出されたデータ信号を増幅して、リード／ライトチャネル７に送出する。ライトアンプ６０は、リード／ライトチャネル７から出力されるライトデータ信号をライト電流に変換してライトヘッド１０１に送出する。
【００２７】
一方、ライトチャネルは、大別してスクランブラ７１及びライト補償回路７０を有する。スクランブラ７１は、ＨＤＣ８からのライトデータＷＤをランダム化する回路であり、通常では排他的論理和回路からなる。ライト補償回路７０は、ＰＲ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）等化と逆特性の干渉を与えるための回路であるプリコーダなども含む。
【００２８】
ＨＤＣ８は、ディスクドライブとホストシステム９とのインターフェースを構成し、ホストシステム９からのライトデータ（ＷＤ）を受信し、かつリードデータ（ＲＤ）をホストシステム９に転送する機能を有する。
【００２９】
（磁気ヘッドとディスクの構造）
同実施形態の磁気ヘッド１は、図１に示すように、単磁極型ヘッド（ＳＰＴ）であるライトヘッドと、ＧＭＲ素子１３を含むリードヘッドとを有する。同実施形態は、特に、ライトヘッドの構造に関するため、リードヘッドに関する説明は省略する。
【００３０】
本ライトヘッドは、主磁極１０と、リターンヨーク１１と、励磁コイル１２とを有する。なお、ライトヘッドとリードヘッドとは、シールド部材により分離されている。
【００３１】
主磁極１０は、励磁コイル１２に供給されるライト電流に応じた垂直方向の記録磁界を発生する。励磁コイル１２は、前述のライトアンプ６０からライト電流が供給される。リターンヨーク１１は補助磁極とも呼ばれて、主磁極１０からの記録磁界に伴なう磁束を引き上げて磁気回路（磁束路）を形成するための部材である。
【００３２】
ここで、図３を参照して、ディスク２の構造と、垂直磁気記録の原理を説明する。
【００３３】
ディスク２は、図３に示すように、垂直方向の磁気異方性を示す磁気記録層２０と、当該磁気記録層２０と基板２２との間に軟磁性層２１とを有する２層記録媒体である。軟磁性層２１は、主磁極１０から発生した磁束を垂直方向に引き込み、磁気記録層２０を垂直方向に磁化するための補助的な役割を果たす。軟磁性層２１に流入した磁束は、長手方向に通過し、リターンヨーク１１へ流出する。
即ち、主磁極１０から発生した磁束は、磁気記録層２０、軟磁性層２１、及びリターンヨーク１１からなる磁気回路を形成する。
【００３４】
以上のように、主磁極１０から発生する磁束（記録磁界）が、磁気記録層２０及び軟磁性層２１を通り、リターンヨーク１１まで流れる磁気回路の生成により、当該磁気記録層２０に垂直方向の磁気記録を行なう。要するに、ＳＰＴのライトヘッドと、ディスク２との磁気カップリング状態により、データ信号を垂直磁気記録することができる。
【００３５】
（リターンヨークの構造）
ここで、ライトヘッドにおける磁界強度は、主磁極１０及びリターンヨーク１１の各飽和磁束密度、軟磁性層２１の飽和磁束密度と膜厚、及びコイル１２に流れるライト電流などにより規定される。さらに、以下のように、リターンヨーク１１の形状と、当該リターンヨーク１１の端部での磁界強度との関係が確認されている。ここで、リターンヨーク１１の形状とは、特に、ディスク２の表面に対向する対向部分の形状を意味している。また、リターンヨーク１１の端部とは、図４（Ａ）に示すように、ディスク２上に構成されるデータトラックの２００のトラック幅（ＴＷ）の方向の端部を意味する。即ち、リターンヨーク１１の形状により、磁界強度を決定する磁束の状態において、トラック幅方向への磁束の流れ方が決定される。
【００３６】
以下、図４（Ａ）〜（Ｃ）及び図５を参照して、本実施形態でのリターンヨーク１１の形状、及び磁界強度との関係を説明する。
【００３７】
図４（Ａ）は、リターンヨーク１１のディスク２の対向部分において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部４０を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＡタイプとする）を示す。
【００３８】
同図（Ｂ）は、リターンヨーク１１の主磁極１０の対向面部において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部４０を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＢタイプとする）を示す。
【００３９】
同図（Ｃ）は、図４（Ａ）又は（Ｂ）を正面から見た図とした場合に、側面方向から見た図である。同図（Ｃ）は、リターンヨーク１１のディスク２の対向部分において、主磁極１０の対向面部とは反対側の面部の端部４２を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合（これを便宜的にＣタイプとする）を示す。
【００４０】
このようなリターンヨーク１１の形状（Ａ〜Ｃタイプ）と、リターンヨーク１１のの端部（エッジ部）の磁界強度との関係について、実際の測定結果を示す。
便宜的に、測定結果は、主磁極１０の先端部の磁界強度に対する割合として示してある。
【００４１】
まず、特別の加工又はカットをしない通常でのリターンヨーク１１の場合には、主磁極１０の先端部の磁界強度の１５％程度の磁界強度を示す。この１５％程度の磁界強度では、前述したように、リターンヨーク１１の端部（エッジ部）でサイドライト現象が発生する。このサイドライト現象は、主磁極１０から記録磁界が発生して、軟磁性層２１が飽和している場合に起こりやすいことが確認されている。即ち、記録磁界に伴なう磁束が、リターンヨーク１１の中心部に集中せずに、当該ヨーク１１の端部まで流れる現象である。
【００４２】
一方、本実施形態のＡタイプのリターンヨーク１１の場合には、主磁極１０の先端部の磁界強度の７％程度の磁界強度を示す。また、Ｂタイプのリターンヨーク１１の場合には、９％程度の磁界強度を示す。さらに、Ｃタイプのリターンヨーク１１の場合にも、９％程度の磁界強度を示す。
【００４３】
要するに、本実施形態のリターンヨーク１１の形状であれば、従来と比較して、その端部での磁界強度を抑制することができる。これは、ディスク２の表面からリターンヨーク１１の中央部までの距離に対して、カットした端部４０〜４２までの距離の方が大きいため、ディスク２の表面から流入される磁束が相対的にリターンヨーク１１の中央部に集中するためと推定できる。従って、本実施形態のリターンヨーク１１の形状であれば、その端部から強い磁界が発生するサイドライトを抑制することができる。
【００４４】
なお、本実施形態のサイドライトを抑制するリターンヨーク１１の形状に関して、端部を曲面状（又は円弧状）に面取り又はカットした場合のリセス（ｒｅｃｅｓｓ）構造を想定した。本実施形態は、これに限らず、当該リセス構造として、三角形状または階段形状であった場合も同様の効果が得られる。
【００４５】
ここで、ディスクドライブにおいて、リターンヨーク１１でのサイドライトのの影響について、図５を参照して具体的に説明する。
【００４６】
例えばリターンヨーク１１の対向部分の形状が、トラック幅（ＴＷ）方向の長さを８０μｍとする長方形の場合を想定する。この場合、ディスク２上の記録中心位置から±４０μｍずれた場所が、リターンヨーク１１の端部に相当する。
【００４７】
図５は、ライトヘッドに対する記録電流（ライト電流）に対するサイドライト信号とオントラック信号との比を示す。ここでは、ライト電流が３０ｍＡ以下であれば、サイドライトによるビットエラーレート（ＢＥＲ）の異常は発生しない。サイドライト信号の大きさがオントラックでの記録信号の大きさに対して４０ｄＢより低い場合には、±４０μｍずれた場所であるリターンヨーク１１の端部でのサイドライト信号のレベルは小さくなる。
【００４８】
サイドライト信号の大きさがオントラックでの記録信号の大きさに対して４０ｄＢより高い場合には、リターンヨーク１１の端部ではサイドライト信号のレベルは高く、ほぼ確実にリードエラーが起きると考えられる。最悪の場合には、サイドライトにより、ディスク２上に記録されているサーボデータをリライト（オーバーライト）する事態となり、ヘッド位置決め制御が不可能になる。
【００４９】
（変形例）
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態の変形例を示す図である。
【００５０】
本変形例は、ライトシールド部材６０を設けた構造のライトヘッドを想定している。ライトシールド部材６０は、主磁極１０に対向するように配置されて、リターンヨーク１１とで主磁極１０を挟むように設けられる。ライトシールド部材６０は、磁気ヘッド１の外部磁場（外乱磁界）に対するシールド機能を実現するための部材である。要するに、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、本実施形態に関する図４（Ａ）〜（Ｃ）に対して、主磁極１０を中心として対称となる状態を示す。
【００５１】
本変形例は、リターンヨーク１１と同様に、当該ライトシールド部材６０の端部で発生するサイドライトを抑制するための構造に関する。
【００５２】
即ち、図６（Ａ）は、ライトシールド部材６０のディスク２の対向部分において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ａタイプ形状に相当）。同図（Ｂ）は、ライトシールド部材６０の主磁極１０の対向面部において、トラック幅（ＴＷ）の方向に位置する端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ｂタイプ形状に相当）。
【００５３】
更に、同図（Ｃ）は、図６（Ａ）又は（Ｂ）を正面から見た図とした場合に、側面方向から見た図である。同図（Ｃ）は、ライトシールド部材６０のディスク２の対向部分において、主磁極１０の対向面部とは反対側の面部の端部を、面取り加工またはカットして、曲面状にした場合を示す（前記Ｃタイプ形状に相当）。
【００５４】
このような変形例での構造により、本実施形態と同様に、ライトシールド部材６０の端部で発生するサイドライトを抑制することができる。
【００５５】
以上のように本実施形態又は変形例のような磁気ヘッド１の構造であれば、リターンヨーク１１またはライトシールド部材６０の端部でのサイドライトの発生を抑制することが可能となる。特に、ライト電流を相対的に大きくした場合に、ディスク２の軟磁性層２１が飽和しやすくなるが、磁気ヘッドの構造から当該サイドライトの発生を抑制することができる。従って、サイドライトを要因とする不要な磁気記録あるいは消磁のような事態を未然に回避できる。これにより、結果として垂直磁気記録での高い信号品質を確保することが可能となる。
【００５６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、特に垂直磁気記録方式のディスクドライブにおいて、軟磁性層が飽和した場合でも、リターンヨークの端部でのサイドライトを抑制できるようにして、垂直磁気記録での信号品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関する磁気ヘッドの構造を示す図。
【図２】同実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【図３】同実施形態に関するディスクの構造を示す図。
【図４】同実施形態に関するリターンヨークの形状を示す図。
【図５】同実施形態に関するサイドライトの影響を説明するための図。
【図６】同実施形態の変形例に関する図。
【符号の説明】
１…磁気ヘッド
２…ディスク
６…プリアンプ回路
７…リード／ライト（Ｒ／Ｗ）チャネル
８…ディスクコントローラ（ＨＤＣ）
１０…主磁極
１１…リターンヨーク
１２…励磁コイル
１３…ＧＭＲ素子
２０…磁気記録層
２１…軟磁性層
２２…基板
６０…ライトシールド部材
１００…リードヘッド
１０１…ライトヘッド
Claims (20)
- 軟磁性層及び当該軟磁性層上に設けられた磁気記録層を含む垂直磁気記録方式のディスク媒体と、
前記磁気記録層に垂直方向の記録磁界を発生する主磁極、及び前記軟磁性層を介して前記主磁極からの記録磁界に伴なう磁束が流れる磁路を構成するリターンヨークを含み、当該リターンヨークは、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、当該対向部分の端部での磁界強度が前記主磁極の磁界強度に対して所定の割合以下になるような形状を有する磁気ヘッドと
を具備したことを特徴とする磁気ディスク装置。 - 前記磁気ヘッドにおいて、前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
- 前記磁気ヘッドにおいて、前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
- 前記磁気ヘッドにおいて、前記リターンヨークは、前記主磁極との対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記主磁極からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
- 前記磁気ヘッドにおいて、前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記主磁極からの距離が大きい部分ほど前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
- 前記磁気ヘッドは、前記リターンヨークとは反対側で、前記主磁極に対向するライトシールド部材を更に有し、
当該ライトシールド部材は、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。 - 前記ライトシールド部材は、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項６に記載の磁気ディスク装置。
- 前記ライトシールド部材は、前記主磁極との対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記主磁極からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項６に記載の磁気ディスク装置。
- 前記ライトシールド部材は、前記対向部分で、前記主磁極からの距離が大きい部分ほど前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項６に記載の磁気ディスク装置。
- 前記磁気ヘッドは、前記リターンヨークとは反対側で、前記主磁極に対向するライトシールド部材を更に有し、
前記リターンヨークは、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有し、
当該ライトシールド部材は、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。 - 軟磁性層及び当該軟磁性層上に設けられた磁気記録層を含む垂直磁気記録方式のディスク媒体を使用する磁気ディスク装置に適用する磁気ヘッドであって、
前記磁気記録層から垂直磁気記録に応じた磁束を検出するリードヘッド素子と、
当該リードヘッド素子と分離して設けられたライトヘッド素子とを有し、
当該ライトヘッド素子は、
前記磁気記録層に垂直方向の記録磁界を発生する主磁極と、
前記軟磁性層を介して前記主磁極からの記録磁界に伴なう磁束が流れる磁路を構成するリターンヨークとを含み、
当該リターンヨークは、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、当該対向部分の端部での磁界強度が前記主磁極の磁界強度に対して所定の割合以下になるような形状を有するように構成されたことを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記リターンヨークは、前記主磁極との対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記主磁極からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記主磁極からの距離が大きい部分ほど前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
- 前記リターンヨークとは反対側で、前記主磁極に対向するライトシールド部材を更に有し、
当該ライトシールド部材は、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。 - 前記ライトシールド部材は、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の磁気ヘッド。
- 前記ライトシールド部材は、前記主磁極との対向部分で、前記ディスク媒体の表面上に構成されるトラックの幅方向の端部が、前記対向部分の中央部に対して、前記主磁極からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の磁気ヘッド。
- 前記ライトシールド部材は、前記対向部分で、前記主磁極からの距離が大きい部分ほど前記ディスク媒体の表面からの距離が大きくなるような形状を有することを特徴とする請求項１６に記載の磁気ヘッド。
- 前記リターンヨークとは反対側で、前記主磁極に対向するライトシールド部材を更に有し、
前記リターンヨークは、前記対向部分で、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有し、当該ライトシールド部材は、前記ディスク媒体の表面に対向する対向部分の形状において、前記ディスク媒体の表面とほぼ平行な対向面の面積が、当該対向面以外の面積よりも小さくなるような形状を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気ヘッド。
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