JP2005302148A - 磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浮遊磁界が磁気ヘッド素子に集中することにより、既に記録済みのデータを消去する現象を回避する。
【解決手段】軟磁性裏打ち層３２を有する垂直記録媒体３０を用いた磁気記録再生装置において、磁気ヘッドを搭載するスライダ１２の上部及び側面に軟磁性シールド２２を設け、シールドと媒体との距離Ｃを、シールドとスライダとの距離Ａ，Ｂよりも小さくする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁気記録再生装置に関し、特に軟磁性裏打ち層を有する２層磁気記録媒体と単磁極型記録ヘッドとを備える磁気記録再生装置に関する。

磁気ディスク装置の高記録密度化を進める上では、記録層と軟磁性裏打ち層を有する２層垂直磁気記録媒体と、単磁極型記録ヘッドを搭載した磁気ヘッドを組み合わせた２層垂直記録方式が有利と考えられている。単磁極型記録ヘッドは、主磁極、補助磁極、及び主磁極から２層垂直磁気記録媒体に印加する記録磁界を発生するためのコイルを備える。また、単磁極型記録ヘッドは通常、一対の再生シールドの間に磁気抵抗効果素子を配置した再生ヘッドと一体で作製される。２層磁気記録媒体は、基板の上に形成された軟磁性裏打ち層、記録層、保護膜を有し、記録層と軟磁性裏打ち層の間、あるいは、軟磁性裏打ち層と基板の間には、上層の結晶性の向上、膜密着力の向上などの目的で非磁性層が挿入される場合もある。単磁極型記録ヘッドには、記録磁界分布を変えるために、主磁極近傍に軟磁性体を設けるなどの応用構成があるが、本明細書では、最終的に記録媒体に磁化を形成する磁界を発生する磁極を主磁極と定義する。

従来の面内記録方式では、記録ヘッドギャップ部から漏れ出す磁界を用いて媒体に記録を行っている。一方、２層垂直記録媒体を用いた場合、記録素子から発生した磁束が軟磁性裏打ち層に流れるために、記録層に印加される記録磁界が大きくなるという特徴があり、高密度化のための利点である。その一方、装置外部から磁界が印加された場合に、図１４に示すように、磁気ヘッド・軟磁性裏打ち層で磁束が集中し、磁気ヘッドの主磁極直下で、外部から印加された磁界に比べて非常に大きい磁界が発生する可能性がある。このように浮遊磁界が磁気ヘッドに集中すると、記録済みデータの消去や信号品質の低下が生じる。ヘッドの構造・磁気特性、軟磁性裏打ち層の構造・磁気特性によりこの問題に対する改善の可能性はあるが、従来の面内磁気記録方式に比べて外部磁界に対して敏感であることは、２層垂直記録方式では原理的に避けられない。

この問題を回避するために、これまでに、装置全体或いは一部分に軟磁性シールドを付加することが提案されている。いずれの場合もシールドを付加することにより、シールドを通して外部磁界による磁束を迂回させ、装置内部のヘッド、記録媒体に流れ込む磁束を低減することを目的としている。このときのシールドは、装置全体の外側あるいは、少なくとも、ヘッドと媒体全体の外側を磁束の迂回経路としている。
特開２００４−４７１１０号公報 特開２００３−７７２６６号公報 特開平６−２３６６７４号公報

２層垂直記録方式は、原理的に外部磁界に対して敏感であり耐性が低く、磁気ヘッド・記録媒体の構造、磁気特性などの改良で対応するには限界がある。また、装置外部シールドを付加する方法では、迂回させる距離が大きいために磁気抵抗が大きくなり、筐体内に漏洩する磁束が多くなってしまう。これを防ぎ、十分な効果を得るためには、シールドを厚くしなければならず、装置の大型化、重量の増大を招き、問題がある。

本発明の目的は、装置サイズや重量を大きく変化させずに２層垂直記録方式の外部磁界耐性を効率的に向上させることにある。

前記目的を達成するため、本発明では、スライダに搭載された磁気ヘッドの可動範囲の上方及びトレーリング側を覆う軟磁性シールドを設ける。この時、軟磁性シールドと磁気記録媒表面との間の最短距離が軟磁性シールドとスライダとの間の最短距離より短くなるように軟磁性体シールドの形状や配置を決定する。このような構造の軟磁性シールドを設けることにより、浮遊磁界は軟磁性シールドから磁気記録媒体の軟磁性裏打ち層に導かれ、磁気ヘッドで集中されて磁気記録媒体に印加されることがなくなるため、浮遊磁界による記録済みデータの消去等の問題が生じることがない。

軟磁性シールドは、磁気記録媒体の両面に備えてもよい。すなわち、磁気記録媒体の両面に同様の軟磁性シールドを対向して設けることにより、両面にヘッドがある装置にも対応し、効率的にヘッド素子に流れる磁束を低減させることが可能となる。また、複数枚の磁気記録媒体を有する装置の場合には、各々の磁気記録媒体の間にも軟磁性体を設け、それを、最上面、最下面の軟磁性シールドのほぼ直下に配置することにより、磁気記録媒体間に設置された磁気ヘッドに対しても、浮遊磁界が集中することを回避し、同様の効果を得ることができる。このとき、２枚の磁気記録媒体間に設ける軟磁性体は、複数あるスライダのいずれとの最短距離よりも、磁気記録媒体を挟んで対向する他の軟磁性体あるいは軟磁性体シールドとの距離が小さくなるように形状や配置を設定することにより、スライダに搭載された磁気ヘッドに磁束が流れることを低減できる。

本発明によると、軟磁性裏打ち層を有する２層垂直記録媒体を用いた場合の浮遊磁界耐性を向上させることが可能となり、信頼性の高い磁気記録再生装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において、同等の機能部分には同じ符号を付して説明する。

本発明による磁気ディスク装置は、記録層と軟磁性裏打ち層を有する磁気ディスクと、先端に磁気ヘッドを搭載したスライダを支えるサスペンションを備える。図１に示すように、サスペンション１１に支持されたスライダ１２の先端（後端）には、磁気ヘッド１３の素子が形成されている。磁気ヘッド１３は、再生ヘッドとして一対の再生シールドに挟まれた磁気抵抗効果素子を備え、また、記録ヘッドとして主磁極及び補助磁極を有する単磁極型記録ヘッドを備える。本発明では、磁気ディスク３０上に位置する磁気ヘッド搭載スライダ１２の近傍に、一例として図２に示すような断面Ｌ字型の軟磁性シールド２２を設ける。軟磁性シールド２２は、その一部がスライダ１２の上方に位置し、残りの部分がスライダの後端（トレーリング側）と磁気ディスク３０に対面して位置するようにして、スライダ１２のディスク半径方向可動範囲の上方に配置される。

図３は、磁気ディスク３０上に位置するスライダ１２と軟磁性シールド２２の断面模式図である。磁気ディスク３０は、基板３１上に形成された軟磁性裏打ち層３２、記録層３３、保護層３４を有する。図３に示すように、スライダ１２の後端（トレーリング側）に面する軟磁性シールド２２の下面は磁気ディスク３０の表面近傍に位置する。ここで、軟磁性シールド２２と磁気ディスク表面との距離（スペーシングＣ）を、軟磁性シールド２２とスライダ１２との距離（スペーシングＡ、Ｂ）よりも小さくする。これにより、軟磁性シールド２２に流れ込む磁束は、軟磁性シールド２２を介して磁気ディスク３０の軟磁性裏打ち層３２に流れ易くなり、スライダ１２の後端に設けられた磁気ヘッドに流れ込む磁束、特に単磁極型記録ヘッドの主磁極に流れ込む磁束、を効率的に低減することが可能となる。

［実施例１］
垂直磁気異方性を持つ記録層と軟磁性裏打ち層を有する二層膜垂直記録媒体、及び、単磁極型記録ヘッドとＭＲ再生ヘッドを用いた磁気記録再生装置に、本発明の軟磁性シールドを適用した例について説明する。

図４は、本発明による磁気記録再生装置の上面模式図である。筐体４５中に、磁気ディスク３０、磁気ディスクを回転駆動するためのモータ４１、スライダを保持するサスペンションアーム４２、サスペンションアーム４２を駆動するロータリアクチュエータ４３、信号処理回路４４等が設置されている。磁気記録再生装置は、モータ４１によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）３０上の所定位置に、磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。磁気ヘッドはサスペンションアーム４２の先端に固定されたスライダに搭載されており、ロータリアクチュエータ４３を駆動してサスペンションアーム４２を回動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路４４にて処理される。スライダ及び磁気ヘッドは、ロータリアクチュエータ４３の回転軸を軸として円弧状に磁気ディスク３０上を移動する。このため、本例の軟磁性シールド２２は、スライダの移動する軌道に沿って円弧状に配置されている。

図５は、磁気ヘッドを搭載したスライダ近傍の断面を示した模式図である。本実施例は、磁気ディスク１枚、磁気ヘッド２本の構成例であり、磁気ヘッドを搭載したスライダ１２ａ、１２ｂ及び軟磁性シールド２２ａ、２２ｂが、磁気ディスク３０の両面に配置されている。一方の軟磁性シールド２２ａは装置筐体カバー４５ａに取り付けられ、他方の軟磁性シールド２２ｂは装置筐体底面４５ｂに取り付けられている。軟磁性シールド２２ａ、２２ｂはＬ字型の断面形状を有する。軟磁性シールド材料には磁性ＳＵＳを用いたが、磁性ＳＵＳ以外に、珪素鋼板、パーマロイなど、各種軟磁性材料を用いてもよい。

図５に、軟磁性シールドの寸法例も示す。本実施例に用いた磁気記録再生装置では、磁気ヘッド近傍での筐体カバー４５ａと磁気ディスク３０の表面との距離が１．８ｍｍ、磁気ヘッドを搭載したスライダ１２ａ，１２ｂの高さが約０．６ｍｍとなっている。筐体内に収め、本発明の効果を得るために、軟磁性シールド２２ａ，２２ｂの薄い部分の厚みを０．４ｍｍ、厚い部分の厚みを１．５ｍｍとし、軟磁性シールドとスライダ上面との最短距離は０．８ｍｍ、軟磁性シールドと磁気ディスク表面との距離は０．３ｍｍとした。また、軟磁性シールド２２ａ，２２ｂの上面（磁気ディスクから遠い方の面）のディスク周方向の幅は７．２ｍｍ、底面（磁気ディスク対向面）のディスク周方向の幅は３．６ｍｍとした。軟磁性シールドの底面の面積を上面の面積に比べて極端に小さくした場合には、軟磁性シールドによる磁束の集中が発生し、軟磁性シールドによる記録済みデータの消去が発生する恐れがある。ここでは、面積比を１：２とした。

なお、本実施例では、軟磁性シールドの磁気シールド効果により、磁気ヘッド素子に印加される磁界強度が、外部磁界強度に対して、約６５％にまで低減可能である。

本実施例において、図６に示すような平板状の軟磁性シールド５１を用いた場合には、磁束の流れやすい経路がないために、図７の断面図に示すように、軟磁性シールド５１に入った磁束は軟磁性シールド５１を通過してしまい、スライダ１２に搭載された磁気ヘッド素子にも磁束が入ってしまう。磁気ヘッドに磁束が流れにくくするためには、本発明のような構造の軟磁性シールド、すなわち軟磁性シールドと磁気ディスク表面との間の最短距離が軟磁性シールドとスライダとの間の最短距離より短い軟磁性シールドを設けることが有効である。

［実施例２］
磁気ディスクを２枚、磁気ヘッドを４本備える磁気記録再生装置の構成例について説明する。磁気ヘッド、磁気ディスク及びシールド材料は、実施例１と同様である。

図８は磁気ヘッドを搭載したスライダ近傍の断面を示した模式図、図９は磁気ディスクとスライダに対する軟磁性シールドの配置を示す斜視図である。図８に示すように、最上面、最下面の軟磁性シールド２２ａ，２２ｂは、実施例１の場合と同様に断面がＬ字型の構造を有し、２枚の磁気ディスク３０ａ，３０ｂ間に配される軟磁性シールド２２ｃは断面が長方形の構造を有する。また、本実施例では、図９に示すように、磁気ディスク間に配置された軟磁性シールド２２ｃを支えるために、非磁性の柱２３を設け、櫛状構造のシールドとなっている。こうして、軟磁性シールド２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、磁気ディスク３０ａ，３０ｂの回転軸方向に互いに重なるように位置づけられている。このとき、軟磁性シールド２２ｃと軟磁性シールド２２ａ，２２ｂとの間の最短距離Ｅ，Ｅ’を、軟磁性シールド２２ｃとスライダ１２ｂとの間の最短距離Ｄよりも短く設定することにより、浮遊磁界は軟磁性シールド２２ａ，２２ｃ，２２ｂを通るようになり、スライダ１２ｂに搭載された磁気ヘッドに浮遊磁界の磁束が流れるのを低減することが可能となる。

なお、本実施例では、軟磁性シールド２２ｃを支えるために非磁性の柱を用いているが、軟磁性体の柱を用いることも可能である。また、本実施例は磁気ディスク２枚、磁気ヘッド４本であるが、磁気ディスクの枚数、ヘッドの本数が更に多い場合にも同様の構造の繰り返しで同様の効果が実現可能である。

［実施例３］
次に、磁気ディスクを１枚、磁気ヘッドを１本備える磁気記録再生装置の構成例について説明する。

図１０は、磁気ヘッドを搭載したスライダ近傍の断面を示した模式図である。本実施例では、図１０に示すように、磁気ヘッドのある側のディスク面にのみ、実施例１と同様の形状の軟磁性シールド２２を配置している。なお、磁気ディスク１枚、磁気ヘッド１本の場合であっても、図１１に示すように、磁気ディスク３０の両面に軟磁性シールド２２ａ，２２ｂを配置してもよい。

図１２は、軟磁性シールドの他の形状例を示す断面模式図である。以上に説明した実施例では、全てＬ字型断面を有する軟磁性シールドを用いたが、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、空力上の理由などで、エッジを斜めにしたり、丸くしたりしてもよい。或いは、図１２（ｃ）に示すように、板状の材料を加工して軟磁性シールドを作製することもできる。これらのシールド形状においても、軟磁性シールドとスライダとの間の最短距離が軟磁性シールドと磁気ディスクとの間の最短距離より大きい関係を保つ限り、本発明は有効である。

また、軟磁性シールドのディスク動径方向の形状についても、図１３（ａ）に示すような円弧状、図１３（ｂ）に示すような直線状など、様々な配置、形状が考えられる。また、装置内の他の構造物との関係で形状が円弧あるいは直線から一部変形しているような形状も考えられる。いずれの場合も、軟磁性シールドとスライダ（磁気ヘッド）との間の最短距離が、軟磁性シールドと磁気ディスク表面との間の最短距離より大きい関係が保たれる限り、本発明は有効である。

磁気記録再生装置のスライダと磁気ヘッドの構造例を説明する図。 本発明による軟磁性シールドの構造を説明する図。 本発明による軟磁性シールドでの磁束の流れを説明する図。 本発明による磁気記録再生装置の上面模式図。 磁気ヘッドを搭載したスライダ近傍の断面を示した模式図。 平板状の軟磁性シールドを取り付けた磁気ヘッド近傍の模式図。 平板状の軟磁性シールドでの磁束の流れを説明する図。 本発明による磁気記録再生装置の他の例のスライダ近傍の断面を示す模式図。 磁気ディスクとスライダに対する軟磁性シールドの配置を示す斜視図。 本発明による磁気記録再生装置の他の例のスライダ近傍の断面を示した模式図。 本発明による磁気記録再生装置の他の例のスライダ近傍の断面を示した模式図。 本発明の軟磁性シールド構造の例を説明する図。 本発明の軟磁性シールド構造の例を説明する図。 ２層垂直記録方式での単磁極ヘッドによる外部磁界集中を説明する図。

符号の説明

１１：サスペンション、１２：スライダ、１３：磁気ヘッド、２２：軟磁性シールド、３０：磁気ディスク、３１：基板、３２：軟磁性裏打ち層、３３：記録層、４１：モータ、４２：サスペンションアーム、４３：ロータリアクチュエータ、４４：信号処理回路、４５：筐体

Claims (6)

1. 記録層と軟磁性裏打ち層を備える磁気記録媒体と、前記磁気記録媒体を回転駆動する媒体駆動部と、磁気ヘッドを搭載したスライダと、前記磁気記録媒体の半径方向に前記磁気ヘッドを駆動する磁気ヘッド駆動部とを含む磁気記録再生装置において、
   前記磁気ヘッドの可動範囲の上部及びトレーリング側を覆う軟磁性シールドを備え、前記軟磁性シールドと前記磁気記録媒体表面との間の最短距離が前記軟磁性シールドと前記スライダとの間の最短距離より短いことを特徴とする磁気記録再生装置。
2. 請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記記録層は垂直磁気異方性を有し、前記磁気ヘッドは単磁極型記録ヘッドを有することを特徴とする磁気記録再生装置。
3. 請求項１記載の磁気記録再生装置において、前記軟磁性シールドを前記磁気記録媒体の両面に備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
4. 請求項１記載の磁気記録再生装置において、複数の磁気記録媒体を有し、隣接する磁気記録媒体の間にそれぞれ軟磁性体を備えることを特徴とする磁気記録再生装置。
5. 請求項４記載の磁気記録再生装置において、前記軟磁性体は、当該軟磁性体と前記磁気記録媒体を挟んで対向する他の軟磁性体あるいは前記軟磁性シールドとの間の最短距離が、いずれのスライダとの間の最短距離よりも短いことを特徴とする磁気記録再生装置。
6. 請求項４記載の磁気記録再生装置において、前記軟磁性シールドと前記軟磁性体は、前記磁気記録媒体の回転軸方向に互いに重なる位置に配置されていることを特徴とする磁気記録再生装置。

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