JP2005182987A - 消去の少ない垂直磁気記録のためのヘッド - Google Patents

消去の少ない垂直磁気記録のためのヘッド Download PDF

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Abstract

【課題】消去の少ない垂直磁気記録のためのヘッドを提供する。
【解決手段】本発明の垂直ライタは、2つの帰路極に接続する主極を含み、さらに1つあるいはそれ以上の短絡シールドを含み、それにより2層垂直磁気媒体上の消去フィールドを減少させる。垂直ライタは、第1および第2の帰路極を接続する側短絡シールドを含んでもよく、それによりトラック横断フィールド勾配を修正する。加えて、垂直ライタは、トラック下方勾配を修正する上部短絡シールドを含んでもよく、さらに、消去フィールドをさらに減少させるために下部短絡シールドを含んでもよい。主極と短絡シールドとの間の距離は、書込みフィールド勾配をカストマイズするために修正することができる。
【選択図】図2

Description

本発明の背景
本発明は一般に、磁気媒体内のデータの記憶および検索に関する。特に本発明は、垂直ライタの主極の周りの短絡シールドの配置に関する。
通常の変換ヘッドは、2つの部分から成っている。磁気的にコード化された情報を磁気媒体上に記憶するためのライタ部分と、磁気的にコード化された情報を媒体から検索するためのリーダ部分である。磁気媒体には通常トラックが構成され、トラックはさらにビット・フィールドで構成されている。MRセンサは、ビット・フィールド間の記憶された磁束における相違を検出するために、トラックに沿って媒体のすぐ近くを移動する。1つのビット・フィールドから他のビット・フィールドへの磁束における変化は、対応する抵抗率の変化となり、その結果MRセンサからの電圧出力となる。検出されデータ出力となるのは、1つのビット・フィールドから他のビット・フィールドへの変化であるので、これらの変化は急峻であること、つまり可能な限り狭いことが重要である。急峻な変化は、読取りが成功するための他の特質と同様に、リーダによって制御されるのではなく、代わりに、ライタおよび磁気媒体内のデータをコード化するために使用される処理によって制御される。
垂直ライタは通常、浮上面において互いに離されている少なくとも1つの隣接する帰路極を有する主極から成る。加えて、これらの磁極は、浮上面から離れた領域における後部バイアによって接続している。2つの極の間には、電気的絶縁層によって密閉された1つあるいはそれ以上の導電コイルの層が配置されている。磁気媒体にデータを書き込むために、時間変化電流つまり書込み電流が導電コイルを通って流れるようにされる。
米国特許第6,630,255号
書込み電流は、書込みフィールドと呼ばれる、磁極における時間変化磁気フィールドを発生させる。磁極、後部バイアおよび磁気媒体は磁束経路の一部であり、磁束経路は、磁気抵抗回路とも呼ばれる。書込みフィールドは主極から磁気媒体内に通過し、それにより、媒体内の記録層に書込みを行う。主極からの残りの磁束は、磁気媒体の軟下部層を介して磁気抵抗回路を閉じる。磁束が記録層を通過し、それにより軟下部層を通して磁気抵抗回路を閉じる際に、記録されたビットが不安定になることがあり、その結果、記録層に記憶された情報が消去されることがある。
近年、データ記憶密度がかなり高くなってきている。一般に、磁気データ記憶および検索装置の記憶容量は、高められた面密度を有する磁気媒体を使用することにより増加される。面密度は、媒体の単位面積内に記憶されたデータの単位の数である。面密度は、磁気媒体の2つの構成要素によって決定される。トラック密度(磁気媒体の単位幅あたりのデータ・トラックの数)および線密度(データ・トラックの長さの単位あたりの記憶されたデータの単位の数)である。磁気媒体の面密度を高めるためには、磁気媒体の線密度および/あるいはトラック密度を高めなければならない。
面密度が高くなると、ライタはより高くなる磁束密度を有するより小さいビット・フィールドに書込みをしなければならない。従来の垂直ライタに伴う1つの問題は、書込みフィールドが隣接トラックおよびビット・フィールドに与える影響である。1つのビット・フィールドを書込む処理は、隣接するトラックにおける側、あるいは、書込みヘッドの前あるいは後ろにおける隣接するビット・フィールドの双方において、記憶された磁気データの消去を引き起こすかもしれない。望ましくない消去を引き起こす書込みフィールドのこの部分は、消去フィールドと呼ばれる。この分野において、消去フィールドの小さい改良された垂直ライタがまだ必要とされ続けている。
発明の概要
主極を有する垂直ライタは、小さい消去フィールドをもって高面密度2層垂直媒体に書込みを行う。垂直ライタは、浮上面において主極の近くに置かれた側短絡シールドを含む。側短絡シールドは、浮上面において第1および第2の帰路極に接続する。側短絡シールドは、選択的な上部および下部短絡シールドと共にあるいはこれら無しで、浮上面の近くで主極の周りに箱を作成し、それによりライタからの書込みフィールド勾配を修正する。書込みフィールド勾配は、磁束が短絡シールドによってライタ内で磁気抵抗回路を完了することができるようにすることによって、消去フィールドを減少させるように修正される。側短絡シールドは、トラック横断フィールド勾配を修正し、一方上部短絡シールドはトラック下方勾配を修正し、それにより消去フィールドを減少させる。主極と短絡シールドとの間の距離は、書込みフィールド勾配をカストマイズするために修正することができる。
図1は、垂直ライタ100の断面図である。図1の断面図は、垂直ライタ100の浮上面(ABS)に垂直な面に沿って描かれている。図2は、垂直ライタ100の浮上面からの底面図である。
垂直ライタ100のABSは、磁気媒体104の表面102に面している。磁気媒体104は、垂直ライタ100に対して矢印Aによって示される方向に移動あるいは回転する。垂直ライタ100のABSと媒体表面102との間の空間は、垂直ライタ100と磁気媒体104との間の接触を避けながら、最少にされることが望ましい。
磁気媒体104は通常、記録層106および軟下部層108から成る2層垂直媒体である。記録層106は通常、1つあるいはそれ以上の強磁性材料で形成され、例えば、ここに参照によって取り入れられる、特許文献1の「交換減結合スペーサ層を有する多層垂直磁気記録媒体」に開示されるような多層構造を含んでもよい。軟下部層108は通常、軟磁性材料から形成される。例えば、適当な軟磁性材料は、CoFeおよびその合金、FeAlN、NiFe、CoZrNb、およびFeTaNを含み、CoFeおよびFeAlNが最も典型的である。
垂直ライタ100は、第1の帰路極110、第1の後部バイア112、第1の組のコイル114、絶縁体116、ヨーク118、主極120、第2の後部バイア122、第2の組のコイル124、第2の帰路極126、第1の短絡シールド128(図2)、および第2の短絡シールド130(図2)を含む。第1の帰路極110は、垂直ライタ100の浮上面から離れた端において第1の後部バイア112に接続している。第2の後部バイア122は、ABSから離れた端において主極120に接触している。第2の後部バイア122はまた、垂直ライタ100の浮上面から離れた端において第2の帰路極126に接触している。第1の組のコイル114は、第1の帰路極110と、隣接するヨーク118を有する主極120との間に置かれている。第2の組のコイル124は、主極120と第2の帰路極126との間に置かれている。第1の組のコイル114と第2の組のコイル124の双方は、絶縁体116の中に置かれている。
第1の帰路極110および第2の帰路極126は、第1の後部バイア112および第2の後部バイア122と同様に、NiFeのような軟磁性材料から形成されているが、軟磁性材料はNiFeに限定されるものではない。第1の組のコイル114および第2の組のコイル124は、低電気抵抗を有する材料、例えばCuから作られている。絶縁体116は、誘電体材料から形成され、それによりコイルを電気的に絶縁している。主極120は、CoFeのような高モーメント軟磁性材料から作られている。隣接するヨーク118は、主極120への磁束配信の効率を改良するために、NiFeのような軟磁性材料から作られている。第1および第2の短絡シールド128および130は、NiFeのような軟磁性材料のブロックから作られ、垂直ライタ100の浮上面に置かれている。第1の短絡シールド128および第2の短絡シールド130は、主極120の相対する側に、浮上面においてあるいはその近くに置かれている。
垂直ライタ100は、1コイルあるいは2コイル設計を使用する。垂直ライタ100は、図1において2コイル設計を使用して提示されているが、主極120の周りにらせん状に巻かれた単一のコイルを有する1コイル設計を含む、他のコイル設計を含むように修正してもよい。2コイル設計は、ページに電流を運び入れるための第1の組のコイル114およびページから電流を運び出すための第2の組のコイル124を含み、事実上電流が反対の極性を持って流れるようにする。この結果は、主極120およびヨーク118への効率的な駆動力となり、1コイル設計と比較して、第1および第2の帰路極110および126上の純駆動力(MMF)を減少させる。
図2は、垂直ライタ100の浮上面の底面図である。図2は、第1の側短絡シールド128および第2の側短絡シールド130の、主極120および第1および第2の帰路極110および126に対する位置を示している。第1の側短絡シールド128および第2の側短絡シールド130は、トラックを横断する方向に主極120の両側における位置において、主極120から一定の間隔を置いて配置されている。第1の側短絡シールド128は、第1の帰路極110から第2の帰路極126にかかっている。同様に、第2の側短絡シールド130は、第1の帰路極110から第2の帰路極126にかかっている。第1の側短絡シールド128、第1の帰路極110、第2の側短絡シールド130、および第2の帰路極126の組合せは、主極120の周りに箱を作成する。垂直ライタ100の第1および第2の側短絡シールド128および130は、磁束が磁気媒体104の記録層106および軟下部層108を通り抜けるのではなく、磁気抵抗回路が垂直ライタ100内において有利に閉じることができるようにする。
第1および第2の側短絡シールド128および130のいずれかあるいは双方を含むことにより、垂直ライタ100からの磁束のトラック横断書込みフィールド勾配が修正される。磁束は、第1および第2の側短絡シールド128および130の位置において垂直ライタ100に戻る。その結果、磁気フィールドの垂直構成要素は、側シールドの無い従来の垂直ライタ設計と比較して、第1および第2の側短絡シールド128および130の領域に渡って減少される。側短絡シールドを含むことにより、これらの領域における磁束密度を減少させ、その結果、磁気媒体104の記録層106における記録されたビットの不安定性を少なくする。
第1および第2の側短絡シールド128および130は、幅および位置において修正されてもよい。例えば、各側短絡シールドと主極120との間の距離は、約1から7ミクロンの範囲内で修正されてもよい。距離は、第1および第2の側短絡シールド128および130が図3に示されるように主極120により近く置かれるように小さくしてもよい。加えて、側短絡シールド128および130のいずれかあるいは双方は、浮上面から引っ込んだ場所に置かれてもよく、それにより磁気媒体104を通る磁気抵抗を増加させ、そしてそれにより消去フィールドを減少させる。
図4は、側短絡シールドの無い類似する垂直ライタのトラック横断フィールド134と比較した、側短絡シールドを有する本発明の垂直ライタのトラック横断フィールド132を示すための、トラック横断位置対正規化垂直フィールドのグラフである。トラック横断フィールド132は、図3に示される構造を有する本発明の垂直ライタに対するものであり、ここで、側短絡シールド128および130は、主極120から約2ミクロンの位置に置かれている。図4は、主極の中央(トラック横断位置=0)からトラック横断方向に垂直ライタを横切って延びる各書込みフィールド132および134を示している。側短絡シールドの無い垂直ライタのトラック横断フィールド134は、図示されている距離に渡ってゆっくり減少する。対照的に、本発明による第1および第2の側短絡シールド128および130を有する垂直ライタは、側短絡シールドの位置において書込みフィールド132における急な減少を示している。
図5および図6は、追加的に上部短絡シールド136を含む、垂直ライタ100に対する代替的構造を示している。上部短絡シールド136は、主極120の上に浮上面においてあるいはその近くに置かれている。上部短絡シールド136は、NiFeのような軟磁性材料のブロックで形成されている。上部短絡シールド136を含むことにより、トラック下方方向における書込みフィールド勾配が改良される。磁束は、上部短絡シールド136の位置において垂直ライタ100に戻り、それにより主極120の上の、あるいは主極120からのトラック下方方向における書込みフィールド勾配が改良される。垂直フィールド構成要素は、上部短絡シールド136の領域に渡って減少され、その結果、記録層106において記録されたビットにおける情報の不安定性が少なくなる。図5および図6に示されるように、上部短絡シールド136は、書込みフィールド勾配のトラック下方修正および書込みフィールド勾配のトラック横断修正の双方を提供するために、第1および第2の側短絡シールド128および130と組み合わせてもよい。
図7は、上部短絡シールド136と主極120との間の距離を修正し、同様に第1および第2の側短絡シールド128および130と主極120との間の距離を修正した、図6に示される垂直ライタと類似する垂直ライタ100を示している。図2および図3の垂直ライタに対して上に記述したように、主極120と第1および第2の側短絡シールド128および130の各々との間の距離は、書込みフィールド勾配をカストマイズするために修正することができる。
図8および図9は、追加的に上部短絡シールド136および下部短絡シールド138の双方を含む、垂直ライタ100に対する代替的構造を示している。図8および図9において、垂直ライタ100は、トラック下方方向において主極120に隣接する上部短絡シールド136と、トラック上方方向において上部短絡シールド136とは反対の側において主極120に隣接する下部短絡シールド138を含む。第1および第2の側短絡シールド128および130は、上部短絡シールド136を下部短絡シールド138に主極120の両側において接続する。下部短絡シールド138は、NiFeのような軟磁性材料のブロックから形成されている。図8および図9の垂直ライタ100は、トラック下方およびトラック横断方向の双方における書込みフィールド勾配を改良し、同様にトラック上方方向における消去フィールドの更なる減少を提供する。
図10は、ライタ最大主極フィールド対正規化最大帰路極フィールドの図表である。図10は、本発明の垂直ライタ100の利点を示すために、有限要素技術を使用するモデル化データを示している。図2から図9に示される垂直ライタ100に対する多様な代替的構造に対するモデルが、図10のグラフに示されている。線140は、図8および図9の構造に対応する。線142は図7の構造に対応する。線144は図3の構造に対応し、線146は図6の構造に対応する。線148は図2の構造に対応し、線150は短絡シールドの無い制御垂直ライタである。図10のグラフは、短絡シールドの無い制御垂直ライタと比較して、減少された帰路フィールドを有する望ましい高い書込みフィールドを達成する、垂直ライタ100に対する多様な設計のグラフを示している。
垂直ライタ100は、単一で、あるいは第1の帰路極110、第1の側短絡シールド128、第2の側短絡シールド130、上部短絡シールド136、下部短絡シールド138および第2の帰路極126と組み合わせて、ABSから引っ込んだ場所に置かれるように追加的に修正してもよい。垂直ライタ100の1つあるいはそれ以上の構成要素をABSから離して引っ込めることにより、媒体を通る磁気抵抗が増加し、それにより磁気媒体104における記録された情報の不安定性が減少する。
本発明の垂直ライタ100は、ABSにおいてあるいはその近くにおいて主極120の両側に主極120から一定の間隔を置いて配置された側短絡シールド128および130を含む。側短絡シールド128および130は、上部および下部短絡シールド136および138と共にあるいはそれら無しで、ABSにおいてあるいはその近くにおいて主極120の周りに箱を形成し、それにより書込みフィールド勾配を改良し消去フィールドを減少させる。本発明の垂直ライタ100において、残りの磁束はライタ内で磁気抵抗回路を閉じ、磁気媒体を通過してそこで記録されたビットが不安定にされる可能性があり、記録層における記憶された情報が消去される結果となるのではない。箱の大きさは、各短絡シールドから主極120への距離を増加させるあるいは減少させることにより調整することができる。箱への変更は、書込みフィールド勾配に直接影響を与える。
本発明の垂直ライタの、トラック内に向けた浮上面に垂直な面に沿った断面図である。 ABSにおいて見た本発明の垂直ライタの底面図である。 ABSにおいて見た本発明の垂直ライタに対する代替的構造の底面図である。 従来の垂直ライタおよび本発明の垂直ライタに対する、トラック横断フィールド勾配のグラフである。 本発明の垂直ライタに対する代替的構造の、トラック内に向けた浮上面に垂直な面に沿った断面図である。 ABSにおいて見た本発明の垂直ライタに対する代替的構造の底面図である。 ABSにおいて見た本発明の垂直ライタに対する代替的構造の底面図である。 本発明の垂直ライタに対する代替的構造の、トラック内に向けた浮上面に垂直な面に沿った断面図である。 ABSにおいて見た本発明の垂直ライタに対する代替的構造の底面図である。 本発明の垂直ライタの代替的構造を制御構造と比較するための、モデル化最大書込み極フィールド対正規化最大帰路フィールドのグラフである。
符号の説明
100 垂直ライタ
102 媒体表面
104 磁気媒体
106 記録層
108 下部層
110 第1の帰路極
112 第1の後部バイア
114 第1の組のコイル
116 絶縁体
118 ヨーク
120 主極
122 第2の後部バイア
124 第2の組のコイル
126 第2の帰路極
128 第1の短絡シールド
130 第2の短絡シールド
136 上部短絡シールド
138 下部短絡シールド

Claims (26)

  1. ライタ部分を有する変換ヘッドであって、当該ライタ部分は、
    第1の端および第2の端を有する主極と、
    上記主極に関して配置されたコイルと、
    上記主極の上記第2の端から延びる磁束のための第1および第2の帰路を形成する帰路極と、
    上記主極の1つの側に上記主極から一定の間隔を置いて上記第1の端の近くに配置された短絡シールド、
    を含む、上記変換ヘッド。
  2. 請求項1に記載の変換ヘッドにおいて、上記短絡シールドは、上記第1および第2の帰路に接続し、上記主極の上記第1の端の近くに配置された第1の側短絡シールドであることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  3. 請求項2に記載の変換ヘッドにおいて、上記ライタ部分はさらに、上記第1および第2の帰路に接続し、上記主極の上記第1の端の近くに配置された第2の側短絡シールドを含むことを特徴とする、上記変換ヘッド。
  4. 請求項3に記載の変換ヘッドにおいて、上記第1および第2の側短絡シールドは軟磁性材料から形成され、磁束が上記第1および第2の側短絡シールドを通って上記第1および第2の帰路内に流れるようにすることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  5. 請求項3に記載の変換ヘッドにおいて、上記第1の側短絡シールドおよび上記第2の側短絡シールドは、トラック横断方向において消去フィールドを減少させるために、それぞれ上記主極から一定の距離を置いて配置されていることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  6. 請求項3に記載の変換ヘッドであってさらに、上記主極の1つの側に上記主極から一定の間隔を置いて、上記第1の端あたりに配置された上部短絡シールドを含むことを特徴とする、上記変換ヘッド。
  7. 請求項1に記載の変換ヘッドにおいて、上記短絡シールドは、上記第1および第2の帰路の高さよりも低い、浮上面から離れて延びる高さを有する上部短絡シールドであることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  8. 請求項1に記載の変換ヘッドにおいて、上記短絡シールドは、上記第1および第2の帰路の高さよりも低い、浮上面から離れて延びる高さを有する下部短絡シールドであることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  9. 請求項1に記載の変換ヘッドにおいて、上記主極は高モーメント軟磁性材料で形成されていることを特徴とする、上記変換ヘッド。
  10. 請求項9に記載の変換ヘッドにおいて、上記主極はさらに軟磁性材料のヨークを含むことを特徴とする、上記変換ヘッド。
  11. 請求項1に記載の変換ヘッドであってさらに、上記ライタ部分に隣接して置かれたリーダ部分を含むことを特徴とする、上記変換ヘッド。
  12. 浮上面を有する垂直ライタであって、
    第1の帰路極と、
    上記浮上面と相対する後部バイアにおいて上記第1の帰路極に接続する第2の帰路極と、
    上記第1の帰路極と上記第2の帰路極との間に置かれた主極と、上記主極は、上記浮上面に隣接する第1の端と、上記後部バイアに接続する第2の端を有し、
    第1の短絡シールドと、
    第2の短絡シールド、を含み、
    上記第1および第2の短絡シールドは、上記第1および第2の帰路極と上記浮上面のあたりで接触する、上記垂直ライタ。
  13. 請求項12に記載の垂直ライタであってさらに、磁束の生成のために上記主極に関して配置された導電コイルを含むことを特徴とする、上記垂直ライタ。
  14. 請求項12に記載の垂直ライタにおいて、上記第1および第2の短絡シールドは、上記主極の上記第1の端の相対する側に、上記第1の端から一定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする、上記垂直ライタ。
  15. 請求項12に記載の垂直ライタにおいて、上記第1および第2の短絡シールドは、上記第1および第2の短絡シールドによって磁束を上記主極から上記第1および第2の帰路極内に導くために、軟磁性材料から形成されていることを特徴とする、上記垂直ライタ。
  16. 請求項12に記載の垂直ライタにおいて、上記第1の短絡シールドは上部短絡シールドであり、上記第2の短絡シールドは下部短絡シールドであることを特徴とする、上記垂直ライタ。
  17. 請求項12に記載の垂直ライタにおいて、上記第1および第2の短絡シールドは、上記浮上面から引っ込んだ場所にあることを特徴とする、上記垂直ライタ。
  18. 請求項12に記載の垂直ライタにおいて、上記第1および第2の短絡シールドは、上記主極の相対する側に置かれ、上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置されている第1および第2の側短絡シールドであることを特徴とする、上記垂直ライタ。
  19. 請求項18に記載の垂直ライタであってさらに、上記主極から一定の間隔を置いて配置された上部短絡シールドを含み、上記上部短絡シールドは、上記第1および第2の短絡シールドおよび上記第1の帰路極に接触することを特徴とする、上記垂直ライタ。
  20. 請求項19に記載の垂直ライタであってさらに、上記主極から一定の間隔を置いて配置された下部短絡シールドを含み、上記下部短絡シールドは、上記第1および第2の短絡シールドおよび上記第2の帰路極に接触することを特徴とする、上記垂直ライタ。
  21. 磁気記録ヘッドであって、
    配置可能な第1の端を有する主極と、
    磁束の生成のために上記主極に関して配置されたコイルと、
    磁束のための第1および第2の帰路を形成する帰路極と、
    消去フィールドを減少させるためのシールド手段、
    を含む、上記磁気記録ヘッド。
  22. 請求項21に記載の磁気記録ヘッドにおいて、上記消去フィールドを減少させるための手段は、上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置された、軟磁性材料から形成される1つあるいはそれ以上の短絡シールドを含むことを特徴とする、上記磁気記録ヘッド。
  23. 請求項21に記載の磁気記録ヘッドにおいて、上記消去フィールドを減少させるための手段は、上記第1の端の近くにおいて、上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置された、軟磁性材料から形成される上部短絡シールドを含むことを特徴とする、上記磁気記録ヘッド。
  24. 請求項21に記載の磁気記録ヘッドにおいて、上記消去フィールドを減少させるための手段は、上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置された2つの側短絡シールドを含むことを特徴とする、上記磁気記録ヘッド。
  25. 請求項21に記載の磁気記録ヘッドにおいて、上記消去フィールドを減少させるための手段は、2つの側短絡シールドおよび上部短絡シールドを含み、各短絡シールドは、上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする、上記磁気記録ヘッド。
  26. 請求項21に記載の磁気記録ヘッドにおいて、上記消去フィールドを減少させるための手段は、2つの側短絡シールド、上部短絡シールド、および下部短絡シールドを含み、各短絡シールドは上記主極の上記第1の端から一定の間隔を置いて配置されていることを特徴とする、上記磁気記録ヘッド。
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